基于spsa的制冷系統(tǒng)最小能耗的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于SPSA的制冷系統(tǒng)最小能耗的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法，包括：根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的變化，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率使冷凍水供水溫度恒定，實(shí)現(xiàn)制冷量與熱負(fù)荷匹配；獲取系統(tǒng)負(fù)荷與蒸發(fā)器最小穩(wěn)定過熱度之間的關(guān)系曲線；建立系統(tǒng)的在線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)模型；根據(jù)壓縮機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)下空調(diào)制冷系統(tǒng)的制冷量的變化，計(jì)算系統(tǒng)負(fù)荷，并根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷與蒸發(fā)器最小穩(wěn)定過熱度之間的關(guān)系曲線，獲得該系統(tǒng)負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的最小穩(wěn)定過熱度，將其作為蒸發(fā)器過熱度的設(shè)定值；建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器；膨脹閥控制回路完成對(duì)蒸發(fā)器過熱度的控制。本發(fā)明計(jì)算簡(jiǎn)單，參數(shù)少，易實(shí)現(xiàn)，控制效果較好。
【專利說明】基于SPSA的制冷系統(tǒng)最小能耗的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于SPSA的制冷系統(tǒng)最小能耗的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法，屬于空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國的制冷設(shè)備所消耗的電能占到全國總耗電量的6%~7%，而制冷機(jī)是其中耗能最大的部分，在中央空調(diào)系統(tǒng)中約占系統(tǒng)能耗一半的比例?？照{(diào)制冷系統(tǒng)的負(fù)荷會(huì)隨著室外氣象參數(shù)的變化而變化，而現(xiàn)有的制冷設(shè)備，一般都將最佳效率點(diǎn)設(shè)定在額定容量輸出上，這就導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行過程中的制冷機(jī)組會(huì)長時(shí)間處于部分負(fù)荷狀態(tài)，運(yùn)行效率不高，制冷設(shè)備經(jīng)常運(yùn)行在低于額定容量的狀態(tài)，就會(huì)浪費(fèi)大量的能源[I]。因此，在我國，降低制冷設(shè)備的能耗可以作為緩解能源緊張的一個(gè)重要途徑[2]。制冷機(jī)作為空調(diào)器系統(tǒng)的核心部分，占有很大的能量消耗比例，因此，制冷系統(tǒng)控制方法是整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，提高制冷機(jī)組部分負(fù)荷的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)變工況條件下機(jī)組運(yùn)行的優(yōu)化控制，是制冷行業(yè)亟待解決的一個(gè)重要問題。
[0003]人們對(duì)于節(jié)能概念的理解，在制冷技術(shù)發(fā)展的不同階段是有所不同的。截止到八十年代初，系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)一直是制冷系統(tǒng)節(jié)能研究的重點(diǎn)，即通過壓縮機(jī)、換熱器等部件效率的提高及系統(tǒng)的優(yōu)化來 提高機(jī)組的能效比。近年來，隨著研究的深入，研究人員逐漸認(rèn)識(shí)到在非標(biāo)準(zhǔn)工況下進(jìn)行最優(yōu)控制也同樣可以作為降低能耗的一種重要手段。因此，制冷系統(tǒng)節(jié)能主要包括系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化控制兩個(gè)重要方面。但就目前而已，制冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)比較成熟，而優(yōu)化控制方面則相對(duì)落后。
[0004]制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)的特性、熱交換器的傳熱效率、參數(shù)的狀態(tài)等容易受到干擾而發(fā)生變化。目前在實(shí)際應(yīng)用中，仍大多采用PID及其改進(jìn)算法來進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)。雖然大部分系統(tǒng)能夠在PID控制下達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，但當(dāng)被控對(duì)象含有時(shí)滯耦合等復(fù)雜的非線性環(huán)節(jié)時(shí)，就不能取得滿意的控制效果。單體設(shè)備中，電子膨脹閥對(duì)蒸發(fā)器過熱度的控制以及壓縮機(jī)對(duì)于制冷量的調(diào)節(jié)大部分仍是通過PID控制實(shí)現(xiàn)的。采用PID —般能夠較好地實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)對(duì)制冷量的穩(wěn)定控制，但由于蒸發(fā)器過熱度容易受到負(fù)荷、運(yùn)行工況等條件變化的影響，而PID控制器參數(shù)的整定是建立在簡(jiǎn)化、穩(wěn)定的模型基礎(chǔ)上的，因此采用簡(jiǎn)單的PID算法控制蒸發(fā)器過熱度，很多情況下難以達(dá)到滿意的控制效果[3]。
[0005]由以上分析可見，目前對(duì)于暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法還有待進(jìn)一步的完善和創(chuàng)新，有必要結(jié)合制冷系統(tǒng)的強(qiáng)非線性、參數(shù)強(qiáng)耦合、機(jī)理建模過于復(fù)雜且難以用于實(shí)時(shí)控制等特點(diǎn)。
[0006]參考文獻(xiàn)
[0007][l]BillF.制冷與可持續(xù)發(fā)展[J].制冷學(xué)報(bào)，2003 (2) =22—26.[0008][2]李建華，康相玖，陶海臣，等.變頻控制在中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能可行性分析[J].制冷與空調(diào)，2003，3 (I) =44—47.[0009][3]AlleyneA, BrennanS, RasmussenB, etal.Controlsandexperimentslessonslearned[J].1EEEcontrol systemsmagaz ine, 2003, 23(5): 20-34.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種基于同步擾動(dòng)隨機(jī)近似(SPSA)的制冷系統(tǒng)最小能耗的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法。該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，參數(shù)少，易實(shí)現(xiàn)，并且能夠有效地避免對(duì)制冷系統(tǒng)復(fù)雜的建模過程，同時(shí)也能夠避免系統(tǒng)模型不準(zhǔn)確所可能導(dǎo)致的控制效果差等問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0011]一種基于SPSA的制冷系統(tǒng)最小能耗的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法，采用以下的方法:
[0012]a.根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的變化，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率使冷凍水供水溫度恒定，實(shí)現(xiàn)制冷量與熱負(fù)荷匹配；
[0013]b.獲取系統(tǒng)負(fù)荷與蒸發(fā)器最小穩(wěn)定過熱度之間的關(guān)系曲線；
[0014]c.建立系統(tǒng)的在線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)模型:以前P個(gè)時(shí)刻實(shí)際系統(tǒng)的輸出值，即前P個(gè)時(shí)刻蒸發(fā)器的過熱度值{y(k), y(k-l),...，y(k-P+l)}和前Q個(gè)時(shí)刻實(shí)際系統(tǒng)的控制輸入值，即前Q個(gè)時(shí)刻電子膨脹閥的開度值{u (k-1)，u (k-2)，...,u(k-Q)}作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
的輸入，P和Q為時(shí)間窗長度，以當(dāng)前時(shí)刻蒸發(fā)器的過熱度值?+ 1)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出；選取三層結(jié)構(gòu)，即一個(gè)輸入層，一個(gè)隱含層和一個(gè)輸出層，徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)的在線辨識(shí)模型，網(wǎng)絡(luò)隱節(jié)點(diǎn)的基函數(shù)采用歐氏距離函數(shù)，并使用高斯函數(shù)作為激活函數(shù)；確
定網(wǎng)絡(luò)隱節(jié)點(diǎn)數(shù)、各徑向基函數(shù)的數(shù)據(jù)中心及擴(kuò)展常數(shù)，將以誤差函數(shù)[作為
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的目標(biāo)函數(shù)，其中，β」為遺忘因子，ej為網(wǎng)絡(luò)輸出與實(shí)際系統(tǒng)輸出間的誤差；采用梯度訓(xùn)練方法，通過最小化目標(biāo)函數(shù)來調(diào)節(jié)各個(gè)隱節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)中心、擴(kuò)展常數(shù)和連接權(quán)值，從而使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)模型逼近實(shí)際系統(tǒng)；
[0015]d.根據(jù)壓縮機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)下空調(diào)制冷系統(tǒng)的制冷量的變化，計(jì)算系統(tǒng)負(fù)荷，并根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷與蒸發(fā)器最小穩(wěn)定過熱度之間的關(guān)系曲線，獲得該系統(tǒng)負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的最小穩(wěn)定過熱度，將其作為蒸發(fā)器過熱度的設(shè)定值yd(k+l)；
[0016]e.建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器:以前M時(shí)刻實(shí)際系統(tǒng)的輸出值，即前M個(gè)時(shí)刻蒸發(fā)器的過熱度值{y(k)，y(k-l)，...，y(k-M+l)}、前N時(shí)刻實(shí)際系統(tǒng)的控制輸入值，即前N個(gè)時(shí)刻電子膨脹閥的開度值|11&-1)，11&-2)，...，11&-的}、以及過熱度的設(shè)定值7(1(1^1)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入，以系統(tǒng)的控制信號(hào)，即電子膨脹閥的開度值u(k)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸出，選取四層結(jié)構(gòu)的BP網(wǎng)絡(luò)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，即一個(gè)輸入層，兩個(gè)隱含層和一個(gè)輸出層；使用在線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器模型代替實(shí)際系統(tǒng)來進(jìn)行控制器連接權(quán)值的更新；
[0017]f.膨脹閥控制回路完成對(duì)蒸發(fā)器過熱度的控制:通過電子膨脹閥來控制蒸發(fā)器的過熱度，使其跟蹤上過熱度的設(shè)定值yd(k+l)，使用更新過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的連接權(quán)值，計(jì)算得到系統(tǒng)的控制信號(hào)u(k)，即電子膨脹閥的開度，將該信號(hào)反饋到空調(diào)制冷系統(tǒng)中，從而完成閉環(huán)控制。
[0018]作為優(yōu)選實(shí)施方式，步驟e中，更新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的連接權(quán)值的方法如下:計(jì)算控制器參數(shù)慫=L ±&Δ,_神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器所產(chǎn)生的控制量，記做(其中0k為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的連接權(quán)值、4-,為上一時(shí)刻的控制器連接權(quán)值的估計(jì)值、Ck為趨于O的序列或值等于常數(shù)的標(biāo)量系數(shù)、Ak= [Akl, Ak2,..., AkJTS—個(gè)隨機(jī)向量，并將W分別作為兩次輸入信號(hào)加入至系統(tǒng)的在線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)模型中，記錄其相應(yīng)的輸出，記做.<+1 ；將>?+1的值代入到控制器的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)X = 04-乃認(rèn)+ I))2中，計(jì)算得到乃，再將J丨代入進(jìn)梯度估計(jì)公式t(4—i) = (人 +中，其中，I = 1，2，…，L，L為控制器參數(shù)的個(gè)數(shù)，進(jìn)而得到
梯度的估計(jì)值么(4—O ，最后將么(4—,)代入到控制器參數(shù)更新公式武=3J中，
其中ak為標(biāo)量系數(shù)，計(jì)算得到k時(shí)刻控制器連接權(quán)值的估計(jì)值々，從而完成控制器參數(shù)即
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器連接權(quán)值的更新。
[0019]本發(fā)明的有益效果如下:
[0020]第一，采用跟隨負(fù)荷變化的變過熱度設(shè)定值的控制方式，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，并提高蒸發(fā)器的效率，同時(shí)較大幅度提高系統(tǒng)的制冷量和系統(tǒng)的能效系數(shù)。
[0021]第二，選用電子膨脹閥，其調(diào)節(jié)更為迅速和穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸發(fā)器過熱度快速、有效的控制；
[0022]第三，針對(duì)電子膨脹閥及蒸發(fā)器模型的復(fù)雜性，本發(fā)明采用了基于SPSA的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制算法來實(shí)現(xiàn)電子膨脹閥對(duì)蒸發(fā)器過熱度的控制，可以有效地解決傳統(tǒng)控制算法對(duì)系統(tǒng)模型的依賴問題，同時(shí)避免系統(tǒng)模型不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的控制性能差等問題，從而最終達(dá)到更好的控制效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為制冷系統(tǒng)節(jié)能控制方案示意圖
[0024]圖2為制冷系統(tǒng)總體控制結(jié)構(gòu)圖
[0025]圖3為蒸發(fā)器出口制冷劑最小穩(wěn)定信號(hào)(MSS)曲線
[0026]圖4為基于SPSA的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制算法結(jié)構(gòu)框圖
[0027]圖5為在線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器結(jié)構(gòu)框圖
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出的改進(jìn)策略。下面結(jié)合附圖，從制冷機(jī)節(jié)能控制方案、變負(fù)荷工況下最小穩(wěn)定過熱度的實(shí)驗(yàn)獲取、變最小過熱度控制、電子膨脹閥對(duì)過熱度的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制等方面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0029]首先，選取制冷機(jī)雙回路節(jié)能控制方案，如圖1所示，其相應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。第一個(gè)回路是恒定冷凍水供水溫度控制，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率使冷凍水供水溫度恒定，實(shí)現(xiàn)制冷量與熱負(fù)荷匹配。第二個(gè)回路是變最小過熱度控制，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷與最小過熱度之間的曲線得到不同負(fù)荷下蒸發(fā)器過熱度的設(shè)定值，并通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥使蒸發(fā)器過熱度跟隨給定值。
[0030]恒冷凍水供水溫度控制是通過壓縮機(jī)變頻調(diào)節(jié)制冷量來實(shí)現(xiàn)的?？照{(diào)制冷系統(tǒng)中冷凍水系統(tǒng)的供回水溫度差與流量的乘積與系統(tǒng)負(fù)荷成正比，能夠反應(yīng)系統(tǒng)實(shí)際需求的冷量大小，再根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求來調(diào)節(jié)變頻壓縮機(jī)的工作頻率，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制冷能力，使冷凍水供水溫度恒定。
[0031]本發(fā)明中除了傳統(tǒng)的壓縮機(jī)變頻節(jié)能外，還設(shè)計(jì)了變最小過熱度控制的環(huán)節(jié)，以達(dá)到更好的節(jié)能效果。壓縮機(jī)控制環(huán)路中壓縮機(jī)頻率隨輸入變量即制冷系統(tǒng)冷負(fù)荷的變化而不斷變化，以改變制冷機(jī)組的產(chǎn)冷量。膨脹閥控制回路中以制冷負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的最小穩(wěn)定過熱度為設(shè)定值，由于系統(tǒng)的制冷量是在壓縮機(jī)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)下不斷變化的，故膨脹閥控制回路過熱度的設(shè)定值也隨之變化，此時(shí)就需要對(duì)膨脹閥進(jìn)行不斷的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而使蒸發(fā)器的過熱度跟蹤上設(shè)定值。這其中所涉及到的關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)的說明如下:
[0032](1)變負(fù)荷工況下最小穩(wěn)定過熱度的實(shí)驗(yàn)獲取
[0033]蒸發(fā)器的熱負(fù)荷決定了被控系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的最小過熱度，通過對(duì)膨脹閥控制的蒸發(fā)器在不同負(fù)荷下的實(shí)驗(yàn)研究，可以得到系統(tǒng)負(fù)荷與最小穩(wěn)定信號(hào)的關(guān)系曲線，如圖3所示，稱為最小穩(wěn)定信號(hào)線(MSS線)。在制冷負(fù)荷-過熱度坐標(biāo)平面上，MMS線是膨脹閥與蒸發(fā)器組合控制的穩(wěn)定邊界，MMS線以左屬于不穩(wěn)定區(qū)，以右為穩(wěn)定工作區(qū)，MMS線上則是臨界穩(wěn)定值。
[0034]基于上述機(jī)理分析，通過實(shí)驗(yàn)手段可得到各負(fù)荷下電子膨脹閥調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的最小穩(wěn)定過熱度。實(shí)驗(yàn)步驟如下:
[0035]1)逐漸減小壓縮機(jī)頻率，改變系統(tǒng)實(shí)際制冷量，利用系統(tǒng)穩(wěn)定后所檢測(cè)得到的供回水溫差及冷凍水流量計(jì)算系統(tǒng)實(shí)際冷負(fù)荷。
[0036]2)在每一壓縮機(jī)頻率下，為電子膨脹閥控制過熱度回路設(shè)置一個(gè)較高的過熱度作為初始值。設(shè)置一定的溫度步長(0.2°C)，逐漸減小過熱度設(shè)定值，并觀察過熱度的波動(dòng)幅度及蒸發(fā)器狀態(tài)參數(shù)(如蒸發(fā)壓力)的情況。當(dāng)過熱度的波動(dòng)幅度達(dá)到±0.5°C，且蒸發(fā)器狀態(tài)參數(shù)出現(xiàn)固定振幅的自激振蕩時(shí)，則該負(fù)荷下的最小穩(wěn)定過熱度即為此時(shí)的過熱度設(shè)定值加0.2°C。
[0037]3)記錄系統(tǒng)各種制冷量條件下的最小穩(wěn)定過熱度，并擬合成麗S線。
[0038]( 2 )基于SPSA的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制
[0039]基于SPSA的控制算法，運(yùn)算過程中的每次迭代只需兩次閉環(huán)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)就可以得到gk(θk-1)的估計(jì)值gk(θk-1)，進(jìn)而產(chǎn)生控制信號(hào)u (k)，整個(gè)控制過程無需被控對(duì)象的模型信息。算法的整體控制結(jié)構(gòu)框圖在圖4中給出。
[0040]基于SPSA的控制算法在參數(shù)估計(jì)過程中需要向被控系統(tǒng)中加入隨機(jī)擾動(dòng)信號(hào)，而這樣的擾動(dòng)會(huì)對(duì)被控系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的干擾，從而影響控制效果。在本發(fā)明中，為了避免此種情況的發(fā)生，設(shè)計(jì)了利用在線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器進(jìn)行控制器參數(shù)估計(jì)的過程，從而有效地避免隨機(jī)擾動(dòng)信號(hào)對(duì)空調(diào)控制系統(tǒng)的影響。在控制算法運(yùn)行過程中，為被控系統(tǒng)訓(xùn)練在線的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器模型，如圖5所示，其中TDLm和TDLn分別為長度為m和η的時(shí)間窗。這里選用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RBF網(wǎng)絡(luò))作為系統(tǒng)的在線辨識(shí)模型，并使用高斯函數(shù)作為激活函數(shù):
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種基于SPSA的制冷系統(tǒng)最小能耗的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法，采用以下的方法: a.根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的變化，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率使冷凍水供水溫度恒定，實(shí)現(xiàn)制冷量與熱負(fù)荷匹配； b.獲取系統(tǒng)負(fù)荷與蒸發(fā)器最小穩(wěn)定過熱度之間的關(guān)系曲線； C.建立系統(tǒng)的在線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)模型:以前P個(gè)時(shí)刻實(shí)際系統(tǒng)的輸出值，即前P個(gè)時(shí)刻蒸發(fā)器的過熱度值{y (k)，y (k-1)，...，y (k-p+l)}和前Q個(gè)時(shí)刻實(shí)際系統(tǒng)的控制輸入值，即前Q個(gè)時(shí)刻電子膨脹閥的開度值{u(k-l)，u(k-2)，...，u(k-Q)}作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入，P和Q為時(shí)間窗長度，以當(dāng)前時(shí)刻蒸發(fā)器的過熱度值+ 作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出；選取三層結(jié)構(gòu)，即一個(gè)輸入層，一個(gè)隱含層和一個(gè)輸出層，徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)的在線辨識(shí)模型，網(wǎng)絡(luò)隱節(jié)點(diǎn)的基函數(shù)采用歐氏距離函數(shù)，并使用高斯函數(shù)作為激活函數(shù)；確定網(wǎng)絡(luò)隱節(jié)點(diǎn)數(shù)、各徑向基函數(shù)的數(shù)據(jù)中心及擴(kuò)展常數(shù)，將以誤差函數(shù)作為神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的目標(biāo)函數(shù)，其中，β」為遺忘因子，ej為網(wǎng)絡(luò)輸出與實(shí)際系統(tǒng)輸出間的誤差；采用梯度訓(xùn)練方法，通過最小化目標(biāo)函數(shù)來調(diào)節(jié)各個(gè)隱節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)中心、擴(kuò)展常數(shù)和連接權(quán)值，從而使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)模型逼近實(shí)際系統(tǒng)； d.根據(jù)壓縮機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)下空調(diào)制冷系統(tǒng)的制冷量的變化，計(jì)算系統(tǒng)負(fù)荷，并根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷與蒸發(fā)器最小穩(wěn)定過熱度之間的關(guān)系曲線，獲得該系統(tǒng)負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的最小穩(wěn)定過熱度，將其作為蒸發(fā)器過熱度的設(shè)定值yd(k+l)； e.建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器:以前M時(shí)刻實(shí)際系統(tǒng)的輸出值，即前M個(gè)時(shí)刻蒸發(fā)器的過熱度值{y(k)，y(k-l)，...，y(k-M+l)}、前N時(shí)刻實(shí)際系統(tǒng)的控制輸入值，即前N個(gè)時(shí)刻電子膨脹閥的開度值{u (k_l), u (k-2),..., u (k-N)}、以及過熱度的設(shè)定值yd(k+l)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入，以系統(tǒng)的控制信號(hào)，即電子膨脹閥的開度值u (k)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸出，選取四層結(jié)構(gòu)的BP網(wǎng)絡(luò)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，即一個(gè)輸入層，兩個(gè)隱含層和一個(gè)輸出層；使用在線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器模型代替實(shí)際系統(tǒng)來進(jìn)行控制器連接權(quán)值的更新； f.膨脹閥控制回路完成對(duì)蒸發(fā)器過熱度的控制:通過電子膨脹閥來控制蒸發(fā)器的過熱度，使其跟蹤上過熱度的設(shè)定值yd(k+l)，使用更新過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的連接權(quán)值，計(jì)算得到系統(tǒng)的控制信號(hào)u(k)，即電子膨脹閥的開度，將該信號(hào)反饋到空調(diào)制冷系統(tǒng)中，從而完成閉環(huán)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SPSA的制冷系統(tǒng)最小能耗的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于，步驟e中，更新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的連接權(quán)值的方法如下:計(jì)算控制器參數(shù)慫=么—神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器所產(chǎn)生的控制量，記做其中9,為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的連接權(quán)值、4-1為上一時(shí)刻的控制器連接權(quán)值的估計(jì)值、Ck為趨于O的序列或值等于常數(shù)的標(biāo)量系數(shù)、Ak= [Akl, Δ k2,..., AkJT為一個(gè)隨機(jī)向量，并將分別作為兩次輸入信號(hào)加入至系統(tǒng)的在線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)模型中，記錄其相應(yīng)的輸出，記做.<+1;將>^+1的值代入到控制器的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)方=(3^-3^0 + 1))2中，計(jì)算得到丨再將乃代入進(jìn)梯度估計(jì)公式
【文檔編號(hào)】F24F11/00GK104019520SQ201410213866
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】董娜 申請(qǐng)人:天津大學(xué)