[发明专利]一种建筑热环境智能预测控制系统模型

说明书

本发明公开了一种建筑热环境智能预测控制系统的模型，目的在于使模型预测控制(MPC)在空调系统中的控制策略及效果更直观地展现，更易于人们理解。该模型包括底板、建筑模型、室外环境装饰模型、空调系统模型、太阳及人员模型、参数展示板、自控系统，自控系统中搭载有空调系统模型、太阳及人员模型、参数展示板的控制逻辑，所展示的运行效果是，在MPC策略下，系统根据预测的人数变化和室外温度变化智能优化计算出可以使室温保持恒定的空调机组开启台数，并提前开启相应机组以解决空调系统存在的时滞性问题，参数展示板显示机组开启台数、人数、室外温度未来或当前时刻的值，在该系统MPC策略下，室内温度值保持恒定，以表示稳定的温度控制效果。

技术领域

本发明涉及建筑空调系统智能预测控制领域，特别涉及一种建筑热环境智能预测控制系统的模型。

背景技术

随着经济的快速发展，全球建筑物能耗越来越高，并且在持续增长，在建筑能源消耗占比中，中央空调系统是建筑能源消耗的主要部分，约占建筑总能源消耗的50％。空调系统如何采用科学合理的运行控制策略需要更深入的研究和进一步的发展。科学的控制技术可以实现对空调系统精确细致的控制，从而保证制冷量随着负荷的变化而准确变化，可大大节约空调系统的能耗。目前的空调系统一般采用传统的PID控制方法，对于具有非线性、滞后和复杂负荷特性的建筑物，PID控制不能根据负荷的变化快速、准确地调整控制策略。模型预测控制(MPC)采用预测模型来预测系统未来的状态，通过在线滚动优化代价函数，在存在干扰和约束的情况下，考虑空调系统的延迟特性，提前输出控制变量，可以很好地处理实际系统控制的时滞性、非线性和时变性，达到建筑热环境稳定的同时实现负荷供需匹配的效果。

因此，为了能够直观展现MPC策略的控制效果，提出一种建筑热环境智能预测控制系统模型，模拟在建筑存在干扰情况下空调系统的控制策略及控制效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑热环境智能预测控制系统模型，使MPC在空调系统中的控制策略及效果更直观地展现，更易于人们理解。为实现上述目的，本发明第一方面提供包含建筑、空调机组、太阳、人员即相应装饰的模型，第二方面通过搭载有MPC策略算法的自控柜控制空调机组、代表太阳的灯泡、代表人员的灯泡的亮度和启停，以及可显示各运行参数的显示屏，直观展示MPC控制效果。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案如下：

一种建筑热环境智能预测控制系统模型，该模型包括：底板；建筑模型，设置在所述底板上；室外环境装饰模型，设置在所述底板上，位于建筑模型一侧；空调系统模型，设置在所述底板上，并位于建筑模型除室外装饰模型的一侧；太阳及人员模型，太阳模型设置在室外环境装饰模型之上，人员模型均匀设置于建筑模型之内；参数展示板，设置于底板边缘，与建筑模型和室外环境装饰模型一侧对齐，面向室外环境装饰模型；自控系统。

所述的建筑热环境智能预测控制系统模型底板由长方形的实心木板制成，表面贴有仿真墙纸。

所述的建筑模型呈正方体结构，两相邻侧面墙采用pvc板制成，其余侧边墙及顶部采用透明亚克力板制成。建筑模型内部呈二层结构，含有空调出风口模型及若干塑料制成的简易家具装饰物。

所述的空调系统模型包括空调机组模型及管道模型，空套机组模型呈长方体结构，采用pvc板制成，管道模型由包裹着透明塑料管的灯带制成。

所述的灯带分为蓝色和红色，以走马灯效果体现管道中的供回水流动，模拟真实水流效果，连接于冷机模型与建筑模型内空调出风口模型。

所述的太阳模型以含有5档亮度的灯泡来表示，不同亮度代表太阳照度的强弱，灯泡位于一球型塑料外壳内，放置于一竖直的塑料空心圆筒上，圆筒内为灯泡电源连接线通道；人员模型以头部镶嵌单档亮度的灯泡的塑料人模型来表示，灯泡的亮暗代表人员是否位于室内。