一种基于在线抗扰辨识器的太阳能新风温度控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于在线抗扰辨识器的太阳能新风温度控制系统，该系统包括：太阳能新风温度控制系统和太阳能新风系统；太阳能新风温度控制系统包括数据采集器、抗扰辨识器和滑模控制器；数据采集器从第二温度传感器获取风机盘管输入新风温度，从第四温度传感器获取风机盘管输出新风温度，数据采集器从第三流量传感器采集到风机盘管输入热媒水流量，从第五温度传感器采集风机盘管输出热媒水温度；抗扰辨识器根据风机盘管输入热媒水流量与输出热媒水温度数据辨识被控模型，根据滑模控制器的控制率调节第四电磁阀门的热媒水流量调节输出新风温度。本发明专利技术利用抗扰辨识器补偿噪声干扰并确定被控模型信息，克服太阳能新风系统不稳定的问题。稳定的问题。稳定的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于在线抗扰辨识器的太阳能新风温度控制系统


[0001]本专利技术属于太阳能供暖
，具体涉及一种基于在线抗扰辨识器的太阳能新风温度控制系统。

技术介绍

[0002]目前冬季主要以燃烧煤炭的方式取暖，所产生二氧化硫与可吸入的颗粒对于环境与人们身体健康产生极大的危害。采取太阳能取暖的方式即能节约煤炭资源，也可以保护冬季大气环境。太阳能新风系统的采用在更新室内空气的同时保障了冬季室内温度的适宜。出于对环保且适宜生活环境的追求，太阳能新风格系统将逐渐走入我们的日常生活中。
[0003]太阳能作为供热源具有供热不稳定的特点，系统的运行受到天气等环境因素的影响。同时系统工作模式的转换同样将引起热媒水温度的波动，进而影响新风温度的稳定输出。因此为太阳能新风系统的稳定运行，需要一种太阳能新风温度的稳定控制系统。而现如今采取的新风温度控制系统多采用PID(比例积分微分)控制器，该控制器在实际控制新风时，由于新风系统易受干扰影响、运行不稳定等特点，无法实现新风温度的稳定控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于在线抗扰辨识器的太阳能新风温度控制系统，以解决现有系统新风温度控制中受环境等因素干扰而造成系统运行效率低下的问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种基于在线抗扰辨识器的太阳能新风温度控制系统，包括：太阳能新风系统和太阳能新风温度控制系统。
[0006]太阳能新风温度控制系统包括数据采集器、抗扰辨识器和滑模控制器；滑模控制器与第四电磁阀门、抗扰辨识器和数据采集器通过总线连接；数据采集器从第二温度传感器获取风机盘管输入新风温度，从第四温度传感器获取风机盘管输出新风温度，数据采集器从第三流量传感器采集到风机盘管输入热媒水流量，从第五温度传感器采集风机盘管输出热媒水温度；抗扰辨识器根据风机盘管输入热媒水流量与输出热媒水温度数据辨识被控模型，滑模控制器获取数据采集器提供的第四温度传感器的数据信息、根据输入设定新风温度与辨识模型信息，根据滑模控制器的控制率调节第四电磁阀门的热媒水流量调节输出新风温度。
[0007]太阳能新风温度控制系统，将风机盘管作为被控对象，通过控制输入风机盘管中热媒水流量控制从风机盘管输出的新风温度，滑模控制器的控制率为：
[0008][0009][0010][0011]u为滑模控制器输出，即风机盘管输入热媒水的流量；n为新风系统风机盘管数学模型阶数；e为设置新风温度与实际新风温度的误差；a、b为风机盘管模型参数；x
d
为设置风机盘管模型状态量参数，η为新风温度趋近率参数，dt代表干扰噪声；s(e)为滑模函数；C为滑模控制器的滑模系数，C
T
为滑模面常数参数矩阵；y为第四温度传感器的输出新风温度，y
d
为设置输出新风温度；由于系统为一阶系统，设计的控制器也为一阶系统；由控制算法可知，控制器根据设定的新风温度、风机盘管所输出新风温度、风机盘管模型信息、系统所受的干扰噪声由上述公式计算得到输入风机盘管热媒水流量，并以控制热媒水流量的方式控制新风温度。
[0012]滑模控制器根据设定的新风温度、风机盘管所输出新风温度、风机盘管数学模型参数a、b、系统所受的干扰噪声由上述公式(1)
‑
(3)计算得到输入风机盘管热媒水流量，并以控制热媒水流量的方式控制新风温度。
[0013]在滑模控制器中加入系统信息抗扰辨识器，太阳能新风系统中的随机噪声来源于系统运行环境，用v(t)表示随机干扰噪声；另一类为为负载干扰噪声，当系统在改变运行模式将供热源从太阳能集热器切换为蓄热器时，供热源的改变将引起系统输出信号的波动，这种干扰往往是时变且周期性的，一般为时变非高斯噪声，在此用ξ(t)表示时变负载噪声，则噪声信号可以表示为：
[0014]dt(t)＝v(t)+ξ(t)
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(4)
[0015]其中，非高斯噪声严重影响控制器精度，需要对所受的非高斯噪声信号进行补偿；风机盘管模型参数由系统特性决定，在新风温度控制系统中加入抗扰辨识器，抗扰辨识器辨识原理如下：
[0016]将系统状态空间表达式系统数学模型离散化为以下形式：
[0017][0018]其中：u(k)为可测输入采样数据且采样周期为t；z
‑1为后移算子z
‑1y(k)＝y(k
‑
1)；多项式A(z
‑1)＝1+az
‑1、B(z
‑1)＝bz
‑1由系统固有特性所决定，其中系统阶数n
a
、n
b
已知,系统参数{a,b}未知；v(t)、ξ(t)为系统所受噪声干扰信号，将离散模型转换为可辨识形式：
[0019]y(k)＝φ
T
(k)θ(k)+v(k)
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(6)
[0020]θ(k)＝[a,b,ξ(k)]T
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(7)
[0021]φ(k)＝[
‑
x(k
‑
1),u(k
‑
1),1]T
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(8)
[0022]式中θ(k)＝[a,b,ξ(k)]T
为系统参数向量；φ(k)＝[
‑
x(k
‑
1),u(k
‑
1),1]T
为系统的信息向量，与普通的抗扰辨识器相比，采用的辨识算法在辨识向量与信息向量中添加了噪声信息ξ(k)，通过增广信息向量与参数向量的方式，对时变参数的辨识从而实现对时变负载噪声的辨识，将系统所遭受的时变负载噪声转换为系统的单位输出响应，将负载噪声信号的变化转换为时变参数的变化，实现同时实现对时变负载噪声以及系统的参数进行辨识的目的，为设计的滑模控制器同时提供系统状态信息与噪声信息。
[0023]由以上分析构建辨识准则函数：
[0024][0025][0026]则通过对准则函数取关于的一阶导数并使其为零，得到递推辨识算法如下：
[0027][0028][0029][0030]其中，为系统模型信息的辨识值，为抗扰辨识器估计模型信息a，b；该参数包含基本参数a、b与干扰噪声ξ(t)的辨识值；i表示递推次数，i的取值为从1到当前取值次数k，e(i)表示了第i次递推辨识时真实模型与预测模型之间的误差，K为增益矩阵，k为递推辨识次数；e1(k)为辨识模型与真实数据之间的误差；λ∈(0,1]为遗忘因子；为拓展信息变量估计值，包括系统输出信息估计值的负数输入信息u(k)以及单位1，式子中的k为辨识递推次数。
[0031]优选地，太阳能新风系统包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三流量传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器、第一电磁阀门、第二电磁阀门、第三电磁阀门、第四电磁阀门、水泵、太阳能集热器、储热器和风机盘管；其中，第四电磁阀门是双向电磁阀门，第一电磁阀门、第二电磁阀门和第三电磁阀门是单向电磁阀门。
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于在线抗扰辨识器的太阳能新风温度控制系统，其特征在于，包括：太阳能新风温度控制系统和太阳能新风系统；所述太阳能新风温度控制系统包括数据采集器、抗扰辨识器和滑模控制器；所述滑模控制器与第四电磁阀门(10)、抗扰辨识器和数据采集器通过总线连接；数据采集器从第二温度传感器(2)获取风机盘管(14)输入新风温度，从第四温度传感器(4)获取风机盘管(14)输出新风温度，数据采集器从第三流量传感器(3)采集到风机盘管输入热媒水流量，从第五温度传感器(5)采集风机盘管(14)输出热媒水温度；抗扰辨识器根据风机盘管(14)输入热媒水流量与输出热媒水温度数据辨识被控模型，所述滑模控制器获取数据采集器提供的第四温度传感器(4)的数据信息、根据输入设定新风温度与辨识模型信息，根据滑模控制器的控制率调节第四电磁阀门(10)的热媒水流量调节输出新风温度；所述太阳能新风温度控制系统，将风机盘管(14)作为被控对象，通过控制输入风机盘管(14)中热媒水流量控制从风机盘管(14)输出的新风温度，滑模控制器的控制率为：管(14)中热媒水流量控制从风机盘管(14)输出的新风温度，滑模控制器的控制率为：管(14)中热媒水流量控制从风机盘管(14)输出的新风温度，滑模控制器的控制率为：u为滑模控制器输出，即风机盘管(14)输入热媒水的流量；n为新风系统风机盘管数学模型阶数；e为设置新风温度与实际新风温度的误差；a、b为风机盘管模型参数；x
d
为设置风机盘管模型状态量参数，η为新风温度趋近率参数，dt代表干扰噪声；s(e)为滑模函数；C为滑模控制器的滑模系数，C
T
为滑模面常数参数矩阵；y为第四温度传感器(4)的输出新风温度，y
d
为设置输出新风温度；由于系统为一阶系统，设计的控制器也为一阶系统；由控制算法可知，控制器根据设定的新风温度、风机盘管所输出新风温度、风机盘管模型信息、系统所受的干扰噪声由上述公式计算得到输入风机盘管热媒水流量，并以控制热媒水流量的方式控制新风温度；滑模控制器根据设定的新风温度、风机盘管(14)所输出新风温度、风机盘管数学模型参数a、b、系统所受的干扰噪声由上述公式(1)
‑
(3)计算得到输入风机盘管(14)热媒水流量，并以控制热媒水流量的方式控制新风温度；在滑模控制器中加入系统信息抗扰辨识器，太阳能新风系统中的随机噪声来源于系统运行环境，用v(t)表示随机干扰噪声；另一类为为负载干扰噪声，当系统在改变运行模式将供热源从太阳能集热器切换为蓄热器时，供热源的改变将引起系统输出信号的波动，这种干扰往往是时变且周期性的，一般为时变非高斯噪声，在此用ξ(t)表示时变负载噪声，则噪声信号可以表示为dt(t)＝v(t)+ξ(t)
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(4)其中，非高斯噪声严重影响控制器精度，需要对所受的非高斯噪声信号进行补偿；风机盘管模型参数由系统特性决定，在新风温度控制系统中加入抗扰辨识器，抗扰辨识器辨识
原理如下：将系统状态空间表达式系统数学模型离散化为以下形式：其中：u(k)为可测输入采样数据且采样周期为t；z
‑1为后移算子z
‑1y(k)＝y(k
‑
1)；多项式A(z
‑1)＝1+az
‑1、B(z
‑1)＝bz
‑1由系统固有特性所决定，其中系统阶数n
a
、n
b
已知,系统参数{a,b}未知；v(t)、ξ(t)为系统所受噪声干扰信号，将离散模型转换为可辨识形式：y(k)＝φ
T
(k)θ(k)+v(k)
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(6)θ(k)＝[a,b,ξ(k)]
T
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(7)φ(k)＝[
‑
x(k
‑
1),u(k
‑
1),1]
T
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(8)式中θ(k)＝[a,b,ξ(k)]
T
为系统参数向量；φ(k)＝[
‑
x(k
‑
1),u(k
‑
1),1]
T
为系统的信息向量，与普通的抗扰辨识器相比，采用的辨识算法在辨识向量与信息向量中添加了噪声信息ξ(k)，通过增广信息向量与参数向量的方式，对时变参数的辨识从而实现对时变负载噪声的辨识，将系统所遭受的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽丽，黄峰，丁乃秀，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：