集中供热二次网节能控制方法研究

摘要

随着经济的发展以及人们生活质量的提高，能源的节约以及环保目前已经受到国家和社会的高度关注。有些发达国家与中国气候相似，而我国目前的集中供热系统单位建筑面积的能源消耗量是它们的三倍多。由此可见，集中供热系统控制得当，节能潜力也是非常可观的。有效的提高供热系统的效率以及提出有效的节能措施是目前我国集中供热系统发展的关键。
　　集中供热二次网作为集中供热系统的重要组成部分，是典型的多变量、强耦合、大滞后系统。因此，本文主要研究的是集中供热二次网的节能控制方法，解决其强耦合特性，目的是使其不但能够满足供暖用户的供热需求，还能最大限度的实现精准控制，进而节约能源。因此针对集中供热系统二次网供、回水温度控制回路存在的耦合现象而导致其不能够维持长期稳定运行，并且为了能够达到二次网供、回水温度的控制要求，提出了基于内模解耦的控制方案，来满足对二次网供、回水温度的控制要求。
　　本文针对集中供热系统从总体上综述了目前国内实施的节能技术，包括集中供热系统的连接方式，对集中供热系统中的供热管网、使用的水泵等等采取的节能技术。
　　本文详细研究了二次网供水温度与一次网流量、二次网流量以及二次网回水温度与一次网流量、二次网流量之间的关系，建立了供热过程二次网供回水温度与流量之间的双输入双输出耦合模型结构。对于二次网供回水温度之间的耦合模型，将粒子群算法进行改进，利用改进粒子群算法对耦合模型进行辨识，辨识其模型参数，得出准确的集中供热系统二次网供、回水温度系统的数学模型。
　　针对集中供热二次网的强耦合特性，本文在研究了现有的各种解耦方法之后，提出了应用内模解耦控制方法对供热过程进行解耦控制。模型参数发生微小变化的情况下内模控制具有抗扰能力强的优点。但是内模控制中存在一个直接影响控制系统动态特性的参数，并且此参数是唯一可调的，因此将其与单神经元结合，利用单神经元对此参数进行实时在线调节，设计出一个单神经元内模解耦控制器，实现系统的自适应控制。将两种算法进行实验对比。仿真结果表明，常规内模解耦控制与单神经元内模解耦控制在模型匹配时都实现了二次网供回水温度的解耦控制，控制效果相近。在模型失配时，后者的调节时间和超调量明显优于前者，单神经元内模解耦控制具有更快的响应速度，更强的鲁棒性以及更好的自适应能力。由于二次网供、回水温度对于不同的外界条件有着不同的设定值，因此对其进行解耦控制，能够确保准确的跟踪设定值。

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第一章 绪 论

1.1 集中供热系统研究的背景和意义

1.2 集中供热系统研究的现状

1.3 论文主要研究内容

第二章 集中供热系统的节能技术

2.1 集中供热系统的连接方式

2.2 管网的节能技术

2.3 水泵的节能技术

2.4 本章小结

第三章 二次网供、回水温度系统的建模

3.1 二次网供、回水温度系统模型的建立

3.2 粒子群算法

3.3 改进型粒子群算法

3.4 二次网供、回水温度系统模型的辨识

3.5 本章小结

第四章 二次网供、回水温度的控制方法

4.1 二次网供、回水温度控制方案

4.2 解耦控制方案

4.3 内模解耦控制

4.4 本章小结

第五章 单神经元内模解耦控制的设计及仿真

5.1 常规内模解耦控制设计及仿真

5.2 单神经元内模解耦控制设计及仿真

5.3 本章小结

第六章 结 论

致谢

参考文献

附录

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果