CN111256252A - 动态冰蓄冷机房控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制系统，具体涉及动态冰蓄冷机房控制系统，包括如下步骤：S1、将前日的负荷作为当天的冷负荷预测值，从而进行负荷预测；S2、利用能量分析仪，采集冷冻水管路流量和供回水温差，建立当天逐时负荷表；S3、将逐时负荷与预测负荷对比，得到负荷偏差e和偏差变化量Δe；S4、利用模糊控制器的模糊逻辑和模糊推论法对负荷偏差e和偏差变化量Δe进行推论，得到制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率的模糊值；S5、通过解模糊化处理将制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率的模糊值转换为制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率精确的频率控制值；S6、利用变频器来调节制融冰泵、冰冻水泵和乙二醇泵的转速。

Description

动态冰蓄冷机房控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，具体涉及动态冰蓄冷机房控制系统。
背景技术
在现有的动态冰蓄冷机房中，动态冰蓄冷机房控制系统存在如下问题：末端回水温度变化感知供负荷变化反应缓慢，无法及时正确反馈当前末端实时负荷，无法及时响应末端负荷变化需求，过冲量及滞后量大造成大量的冷量浪费，无法预测次日冷量需求从而导致蓄冰量不足或大量过剩的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动态冰蓄冷机房控制系统，解决现有动态冰蓄冷机房控制系统，无法及时响应末端负荷变化需求，过冲量及滞后量大造成大量的冷量浪费的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种动态冰蓄冷机房控制系统，包括如下步骤：
S1、将前日的负荷作为当天的冷负荷预测值，从而进行负荷预测；
S2、利用能量分析仪，采集冷冻水管路流量和供回水温差，建立当天逐时负荷表；
S3、将逐时负荷与预测负荷对比，得到负荷偏差e和偏差变化量Δe；
S4、利用模糊控制器的模糊逻辑和模糊推论法对负荷偏差e和偏差变化量Δe进行推论，得到制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率的模糊值；
S5、通过解模糊化处理将制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率的模糊值转换为制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率精确的频率控制值；
S6、利用变频器来调节制融冰泵、冰冻水泵和乙二醇泵的转速。
进一步的技术方案是，所述负荷偏差e的变化范围是e∈[-100,100]，偏差变化量Δe的变化范围是Δe∈[-50,50]，所述制融冰泵、冰冻水泵和乙二醇泵的实际频率输出值u的变化范围均是u∈[0,60]。
更进一步的技术方案是，所述负荷偏差e变化到离散论域E，E＝{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，Δe变化到离散论域ΔE，ΔE＝{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，u变化到离散论域U，U＝{-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5}。
更进一步的技术方案是，通过模糊计算规则，得到模糊规则控制查询表：
Figure BDA0002373391730000011
Figure BDA0002373391730000021
更进一步的技术方案是，所述实际频率输出值u＝6×(U-5)+60。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：动态冰蓄冷系统实时在线优化采用上一阶段实测负荷移动平均法，每十五分钟记录一次空调系统的逐时负荷，取五次空调系统逐时负荷的平均值为下个十五分钟负荷预测值，既而对前一天负荷预测进行实时在线优化。这种基于简单的移动平均法对负荷预测和动态冰蓄冷系统的控制精度有极大的提高，在实际工程中对于优化控制，保持系统稳定，节能方面有显著的作用。
附图说明
图1为本发明中模糊控制器的示意框图。
图2为本发明中模糊算法的示意框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
图1-2示出了本发明动态冰蓄冷机房控制系统的一个较佳实施方式，本实施例中的动态冰蓄冷机房控制系统具体包括如下步骤：
S1、将前日的负荷作为当天的冷负荷预测值，从而进行负荷预测；
S2、利用能量分析仪，采集冷冻水管路流量和供回水温差，建立当天逐时负荷表；
S3、将逐时负荷与预测负荷对比，得到负荷偏差e和偏差变化量Δe；
S4、利用模糊控制器的模糊逻辑和模糊推论法对负荷偏差e和偏差变化量Δe进行推论，得到制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率的模糊值；
S5、通过解模糊化处理将制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率的模糊值转换为制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率精确的频率控制值；
S6、利用变频器来调节制融冰泵、冰冻水泵和乙二醇泵的转速。
动态冰蓄冷系统实时在线优化采用上一阶段实测负荷移动平均法，每十五分钟记录一次空调系统的逐时负荷，取五次空调系统逐时负荷的平均值为下个十五分钟负荷预测值，既而对前一天负荷预测进行实时在线优化。这种基于简单的移动平均法对负荷预测和动态冰蓄冷系统的控制精度有极大的提高，在实际工程中对于优化控制，保持系统稳定，节能方面有显著的作用。
模糊控制器通过比较逐时预测负荷和实测负荷得到被控负荷偏差及偏差变化量，利用模糊控制规则库中的推理规则或规则表，根据人的经验，运用模糊逻辑和模糊推论法进行推论，得到制融冰泵、冷冻水泵及乙二醇泵频率的模糊值。
模糊推论得到的制融冰泵、冷冻水泵及乙二醇泵频率模糊值，经解模糊化处理转换为制融冰泵、冷冻水泵及乙二醇泵频率精确控制值，通过变频器去控制制融冰泵、冷冻水泵及乙二醇泵的转速，以调节动态冰蓄冷系统时间迟滞τ以后所需的冷量。
负荷偏差e、偏差变化量Δe、实际频率输出值u，它们都是连续变量。根据实际情况，它们的变化范围分别为e∈[-100,100]、Δe∈[-50,50]、u∈[0,60]。e变化到离散论域E＝{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，Δe变化到离散论域ΔE＝{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，u变化到离散论域U＝{-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5}。对E定义七个模糊集合E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7分别代表PL(正大)、PM(正中)、PS(正小)、Z(零)、NS(负小)、NM(负中)、NL(负大)。对ΔE定义七个模糊集合ΔE1、ΔE2、ΔE3、ΔE4、ΔE5、ΔE6、ΔE7分别代表PL(正大)、PM(正中)、PS(正小)、Z(零)、NS(负小)、NM(负中)、NL(负大)。对U定义七个模糊集合U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7分别代表PL(正大)、PM(正中)、PS(正小)、Z(零)、NS(负小)、NM(负中)、NL(负大)。e量化因子Ke＝6/100,Δe量化因子KΔe＝6/50。
负荷偏差e的变化范围是e∈[-100,100]，偏差变化量Δe的变化范围是Δe∈[-50,50]，所述制融冰泵、冰冻水泵和乙二醇泵的实际频率输出值均以u表示，其中u的变化范围是u∈[0,60]。
其中E论域与E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7隶属度关系如下表：
Figure BDA0002373391730000041
其中ΔE论域与ΔE1、ΔE2、ΔE3、ΔE4、ΔE5、ΔE6、ΔE7隶属度关系如下表：
Figure BDA0002373391730000042
Figure BDA0002373391730000051
其中U论域与U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7隶属度关系如下表：
Figure BDA0002373391730000052
U、E、ΔE的关系表如下：
Figure BDA0002373391730000053
通过模糊计算规则，带入U、E、ΔE得到模糊规则控制查询表：
Figure BDA0002373391730000054
Figure BDA0002373391730000061
控制查询表可以离线计算，在实时控制时得到e和Δe，将e和Δe变换成离散量，通过查询模糊控制查询表，得到模糊离散量U，实际频率输出值u＝6×(U-5)+60。
如图1和图2所示，模糊控制是一种基于语言的一种智能控制，就是对难以用已有规律描述的复杂系统，采用自然语言(如大、中、小)加以叙述，借助定性的、不精确的及模糊的条件语句来表达，把动态冰蓄冷机房控制系统中的各种传感器测出的精确量转换成为适于模糊运算的模糊量,然后将这些量在模糊控制器中加以运算,最后再将运算结果中的模糊量转换为精确量,以便对各执行器进行具体的操作控制。
其中图2中的s为系统的设定值；x1、x2为模糊控制的输入(精确量)；X1、X2:模糊量化处理后的模糊量；U为经过模糊控制规则和近似推理后得出的模糊控制量；u为经模糊判决后得到的控制量(精确量)；y为对象的输出。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (5)

1.一种动态冰蓄冷机房控制系统，其特征在于包括如下步骤：
S1、将前日的负荷作为当天的冷负荷预测值，从而进行负荷预测；
S2、利用能量分析仪，采集冷冻水管路流量和供回水温差，建立当天逐时负荷表；
S3、将逐时负荷与预测负荷对比，得到负荷偏差e和偏差变化量Δe；
S4、利用模糊控制器的模糊逻辑和模糊推论法对负荷偏差e和偏差变化量Δe进行推论，得到制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率的模糊值；
S5、通过解模糊化处理将制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率的模糊值转换为制融冰泵频率、冰冻水泵频率和乙二醇泵频率精确的频率控制值；
S6、利用变频器来调节制融冰泵、冰冻水泵和乙二醇泵的转速。
2.根据权利要求1所述的动态冰蓄冷机房控制系统，其特征在于：所述负荷偏差e的变化范围是e∈[-100,100]，偏差变化量Δe的变化范围是Δe∈[-50,50]，所述制融冰泵、冰冻水泵和乙二醇泵的实际频率输出值u的变化范围均是u∈[0,60]。
3.根据权利要求2所述的动态冰蓄冷机房控制系统，其特征在于：所述负荷偏差e变化到离散论域E，E＝{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，Δe变化到离散论域ΔE，ΔE＝{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，u变化到离散论域U，U＝{-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5}。
4.根据权利要求3所述的动态冰蓄冷机房控制系统，其特征在于：通过模糊计算规则，得到模糊规则控制查询表：
Figure FDA0002373391720000011
Figure FDA0002373391720000021
5.根据权利要求4所述的动态冰蓄冷机房控制系统，其特征在于：所述实际频率输出值u＝6×(U-5)+60。
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