一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法技术

本发明专利技术属于供热系统控制领域，公开了一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法，包括：获取阀门开度值作用下的第一室内温度数据，将第一室内温度数据输入至阀门控制模型中，计算得到阀门开度的预测值，将所述阀门开度的预测值远程作用于供热管道中热水进水口的阀门，所述阀门控制模型为通过对阀门的开度值和该开度值作用下室内温度历史数据进行拟合获得。本发明专利技术的方法可以提升用户舒适度，提高能量使用效率，同时能够达到减少供热系统的温室气体排放量，节能减排的效益。节能减排的效益。节能减排的效益。

【技术实现步骤摘要】
一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法


[0001]本专利技术属于供热系统控制领域，具体涉及一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法。

技术介绍

[0002]热源厂生产热水通过一级管网向各热力站输送热能。热力站通过二级管网向住户输送热能。目前，针对用户供热系统的控制主要是供热站一级的整体调控。热力站根据供水与回水水温与设定值的偏差对站内的可调阀门或水泵进行反馈控制调节，或根据进入热力站的热水流量与设定值的偏差进行调控。由于这种控制的特性，供热站带来的控制效应是整体性的，是区域性的。
[0003]由于供热系统的热惰性和高时滞,多个热力站之间的水力耦合特性，以及系统工况大幅改变时带来的剧烈振荡，所以供热站层级的控制需要协调不同供热站之间调节控制带来的影响，维持某一个地区内供热系统的稳定性。所以针对用户而言，供热站的控制是去个性化的，在通常的情况下，供热站维持供热系统的稳定，会留有稳定裕量，导致某些离供热站近的用户室内温度稍高，降低了舒适度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述一种或多种现有的技术问题，提供一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法，包括：获取阀门开度值作用下的第一室内温度数据；将第一室内温度数据输入至阀门控制模型中，计算得到阀门开度的预测值；将所述阀门开度的预测值远程作用于供热管道中热水进水口的阀门；所述阀门控制模型为通过对阀门的开度值和该开度值作用下室内温度历史数据进行拟合获得。
[0006]根据本专利技术的一个方面，所述将第一室内温度数据输入至所述阀门控制模型中，计算得到所述阀门开度的预测值的方法包括：针对热水阀的控制参数，随机设定一组初始值；通过该组热水阀的控制参数，使用所述阀门控制模型，对阀门开度值进行计算，得到基于所述阀门开度值的所述第一室内温度数据值；对所述第一室内温度数据值与实际值求方差和，确定控制参数，使得所述第一室内温度数据值与实际值方差和最小，该控制参数被认定为所述阀门开度的预测值，其中的数学表达式为，其中，表示室内温度的实际值；
表示第一室内温度数据值。
[0007]根据本专利技术的一个方面，所述将第一室内温度数据输入至阀门控制模型中，计算得到阀门开度的预测值的方法还包括：求得阀门开度的预测值，使得在所述阀门开度的预测值下，通过阀门控制模型计算得到的第二室内温度与设定的室内温度值方差和最小，该过程的表达式为，最小，该过程的表达式为，其中，表示原点二范数；、和表示系数矩阵；表示温度初值；表示阀门开度值；表示阀门开度值的预测值的矩阵形式；表示阀门开度的预测值。
[0008]根据本专利技术的一个方面，所述将第一室内温度数据输入至阀门控制模型中，计算得到第一组阀门开度值的方法还包括：通过滚动时域优化与模型参数优化对所述阀门开度的预测值进行优化。
[0009]根据本专利技术的一个方面，所述阀门控制模型为通过对阀门的开度值和该开度值作用下室内温度历史数据进行拟合获得包括：若到达拟合时间间隔，则重新基于阀门的开度值和该开度值作用下室内温度历史数据，进行所述阀门控制模型的参数拟合。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制系统，包括：第一室内温度数据获取模块，用于获取阀门开度值作用下的第一室内温度数据；阀门控制模型获取模块，用于对阀门的开度值和该开度值作用下室内温度历史数据进行拟合获得所述阀门控制模型；阀门开度的预测值获取模块，用于将第一室内温度数据输入至阀门控制模型中，计算得到阀门开度的预测值；阀门控制模块，用于将所述阀门开度的预测值远程作用于供热管道中热水进水口的阀门。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述针对一种调节供暖热水阀开度的模
型预测控制方法。
[0012]本专利技术的有益效果在于：（1）针对供热管道中热水进水口阀门使用模型预测控制调节方法，将室内温度调节至设定值；实现提升用户舒适度，提高能量使用效率的效果；（2）能够达到减少供热系统的温室气体排放量，节能减排的效益。
附图说明
[0013]图1示意性表示根据本专利技术的一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法的流程图；图2示意性表示根据本专利技术的另一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法的流程图；图3示意性表示根据本专利技术的一种供热管道中热水进水口的阀门控制系统结构图；图4示意性表示根据本专利技术的一种水泵扬程
‑
流量特性曲线图；图5示意性表示根据本专利技术的一种对阀门开度的预测值优化的程序框图；图6示意性表示根据本专利技术的一种滚动时域优化时间间隔为10分钟/次时A户室内温度的控制曲线图；图7示意性表示根据本专利技术的一种滚动时域优化时间间隔为10分钟/次时B户室内温度的控制曲线图；图8示意性表示根据本专利技术的一种模型参数优化的时间间隔设定为1月时A户室内温度的控制曲线图；图9示意性表示根据本专利技术的一种模型参数优化的时间间隔设定为1月时D户室内温度的控制曲线图；图10示意性表示根据本专利技术的一种模型参数优化的时间间隔设定为1月且同时控制4户时A户室内温度的控制曲线图；图11示意性表示根据本专利技术的一种模型参数优化的时间间隔设定为1月且同时控制4户时B户室内温度的控制曲线图；图12示意性表示根据本专利技术的一种模型参数优化的时间间隔设定为1月且同时控制4户时C户室内温度的控制曲线图；图13示意性表示根据本专利技术的一种模型参数优化的时间间隔设定为1月且同时控制4户时D户室内温度的控制曲线图。
具体实施方式
[0014]现在将参照示例性实施例来论述本专利技术的内容，应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本专利技术的内容，而不是暗示对本专利技术的范围的任何限制。
[0015]如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”，术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。
[0016]图1示意性表示根据本专利技术的一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法的流程图，如图1所示，本专利技术的一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法，包括：获取阀门开度值作用下的第一室内温度数据；将第一室内温度数据输入至阀门控制模型中，计算得到阀门开度的预测值；将阀门开度的预测值远程作用于供热管道中热水进水口的阀门；阀门控制模型为通过对阀门的开度值和该开度值作用下室内温度历史数据进行拟合获得。
[0017]在本实施例中，基于传热学与流体动力学建立阀门对室温的阀门控制模型。具体内容为：建立一个4户的阀门控制模型，供热管道中热水进水口的阀门控制系统如图3所示，首先阀门控制模型建立单房间控制方程。
[0018]由物理分析可得，房间温度升高主要考虑房间散热和吸热，散热主要考虑对流散热，吸热主要考虑暖气片与空气之间的对流传热。由此可得到：其中，表示房本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法，其特征在于，包括：获取阀门开度值作用下的第一室内温度数据；将第一室内温度数据输入至阀门控制模型中，计算得到阀门开度的预测值；将所述阀门开度的预测值远程作用于供热管道中热水进水口的阀门；所述阀门控制模型为通过对阀门的开度值和该开度值作用下室内温度历史数据进行拟合获得。2.根据权利要求1所述的一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法，其特征在于，所述将第一室内温度数据输入至所述阀门控制模型中，计算得到所述阀门开度的预测值的方法包括：针对热水阀的控制参数，随机设定一组初始值；通过该组热水阀的控制参数，使用所述阀门控制模型，对阀门开度值进行计算，得到基于所述阀门开度值的所述第一室内温度数据值；对所述第一室内温度数据值与实际值求方差和，确定控制参数，使得所述第一室内温度数据值与实际值方差和最小，该控制参数被认定为所述阀门开度的预测值，其中的数学表达式为，其中，表示室内温度的实际值；表示第一室内温度数据值。3.根据权利要求2所述的一种调节供暖热水阀开度的模型预测控制方法，其特征在于，所述将第一室内温度数据输入至阀门控制模型中，计算得到阀门开度的预测值的方法还包括：求得阀门开度的预测值，使得在所述阀门开度的预测值下，通过阀门控制模型计算得到的第二室内温度与设定的室内温度值方差和最小，该过程的表达式为，最小，该过程的表达式为，其中，表示原点二范数；、和表示系数矩阵；表示温度初值；表示阀门开度值；表示阀门开度值的预测值的矩阵形式；
表示阀门开度的预测值。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，李明涛，杨景懿，许岗，谢科，靖朝成，蒲哲，
申请(专利权)人：陕西拓普索尔电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：