智能控制在建筑空調(diào)控制系統(tǒng)及電梯群控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、在堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀、倡導(dǎo)綠色環(huán)保、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的時(shí)代背景下，建筑節(jié)能成為一項(xiàng)迫在眉睫的重大課題，已受到國(guó)家的高度重視。
　　空調(diào)系統(tǒng)是為人們提供舒適性服務(wù)的重要設(shè)施，空調(diào)耗能約占大廈總耗能的40％左右。因此，在滿足空調(diào)系統(tǒng)舒適性的前提下，研究空調(diào)系統(tǒng)的最優(yōu)節(jié)能控制，對(duì)于建設(shè)節(jié)約型社會(huì)具有十分重要的意義。
　　電梯系統(tǒng)是高層建筑垂直運(yùn)輸?shù)闹匾煌üぞ?。研究電梯群控調(diào)度的優(yōu)化方法，對(duì)于提高電梯的運(yùn)輸能力，縮短人們的候梯時(shí)間及降低

2、電能消耗，同樣具有重要的實(shí)用意義。
　　目前，空調(diào)系統(tǒng)模型研究不夠成熟，空調(diào)系統(tǒng)解耦控制還處于探索階段，僅靠傳統(tǒng)的PID控制難以實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的控制目標(biāo)；電梯群控系統(tǒng)的研究亦不夠成熟，目的層電梯系統(tǒng)的研究在國(guó)內(nèi)還處于初步階段。
　　北京從2005年開(kāi)始在重點(diǎn)機(jī)關(guān)大樓進(jìn)行節(jié)能改造試點(diǎn)工作，筆者作為某節(jié)能試點(diǎn)單位的技術(shù)負(fù)責(zé)人有幸全程參與了這項(xiàng)工作。筆者結(jié)合本單位辦公樓空調(diào)控制系統(tǒng)與電梯群控系統(tǒng)存在的問(wèn)題，對(duì)智能控制技術(shù)在空調(diào)控制系

3、統(tǒng)與電梯群控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。
　　在溫度單參量控制下，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括控制對(duì)象（受控房間）、溫度傳感器、調(diào)節(jié)器及執(zhí)行器的特性進(jìn)行了分析，得出了空調(diào)系統(tǒng)在溫度單參量控制下的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，引入了其它控制參量，如濕度、送風(fēng)溫度及風(fēng)管靜壓力，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)在多參量控制下的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析,并應(yīng)用階躍響應(yīng)分析法對(duì)數(shù)學(xué)模型中的時(shí)間常數(shù)及比例系數(shù)進(jìn)行了求解，得到了研究對(duì)象的近似數(shù)學(xué)模型。
　　在比較現(xiàn)有各種常用解

4、耦方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，借助于統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性的概念，提出了相關(guān)性解耦控制器的設(shè)計(jì)原理；再進(jìn)一步結(jié)合模糊控制與自適應(yīng)控制的優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)新地提出了基于相關(guān)性原理的模糊自整定解耦控制器的思想；針對(duì)研究的空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了模糊自整定解耦控制器，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真研究。
　　介紹了利用波形分析求解控制過(guò)程性能指標(biāo)的方法；應(yīng)用該方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真研究了性能指標(biāo)與 PID參數(shù)之間的定性關(guān)系及定量關(guān)系；在此基礎(chǔ)上，提出了基于性能指標(biāo)法進(jìn)行模糊 PID自

5、整定控制的思想，并給出了參數(shù)整定規(guī)則；將該方法應(yīng)用到空調(diào)控制系統(tǒng)中，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。
　　分析了遺傳算法對(duì)傳統(tǒng)優(yōu)化算法的優(yōu)勢(shì)及基本遺傳算法的局限性，指出解空間設(shè)置的盲目性是遺傳算法在實(shí)際應(yīng)用中難以收斂的主要原因，進(jìn)而在遺傳算法中引入了模糊規(guī)則以自適應(yīng)調(diào)節(jié)解空間，增強(qiáng)了遺傳算法的啟發(fā)性搜索能力，從而提高了遺傳算法的尋優(yōu)速度與局部搜索能力，并對(duì)該模糊自適應(yīng)遺傳算法與基本遺傳算法在空調(diào)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了仿真對(duì)比分析。

6、　　介紹了基于BP網(wǎng)絡(luò)整定PID參數(shù)的算法流程，并通過(guò)仿真證明了控制效果對(duì)權(quán)值矩陣初始值的嚴(yán)重依賴性及權(quán)值矩陣初始值的優(yōu)化點(diǎn)分布與取值區(qū)間的相關(guān)性。鑒此，將上述模糊自適應(yīng)遺傳算法引入到基于BP網(wǎng)絡(luò)整定的PID控制之中，并對(duì)其在空調(diào)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　專家系統(tǒng)模擬人類專家的決策過(guò)程，以解決需要專家知識(shí)參與解決的復(fù)雜問(wèn)題。論文對(duì)專家系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步研究，給出了部分專家知識(shí)，包

7、括：系統(tǒng)安全運(yùn)行的專家知識(shí)、整體最優(yōu)運(yùn)行的專家知識(shí)、節(jié)能運(yùn)行管理的專家知識(shí)及其它專家知識(shí)，并介紹了專家系統(tǒng)在辦公樓空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造中的應(yīng)用效果。
　　以筆者研究的辦公樓電梯群控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，分析了電梯的交通特性和交通模式；在乘客等待時(shí)間計(jì)算算法的基礎(chǔ)上，又引入了電梯運(yùn)行時(shí)間及最長(zhǎng)等待時(shí)間兩個(gè)指標(biāo)，給出了多目標(biāo)優(yōu)化電梯群控調(diào)度算法；并應(yīng)用VISUAL BASIC編程軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，得到了一定數(shù)量的電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)，可供同行研究學(xué)者參