（機(jī)械電子工程專業(yè)論文）太陽能相變蓄熱新風(fēng)控制系統(tǒng)的研究.pdf

獨(dú)創(chuàng)性 或創(chuàng)新性 聲明 本人聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究 成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外 論文中不 包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 也不包含為獲得北京郵電大學(xué)或其他 教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任 何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意 申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處 本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任 本人簽名 玉函函 日期 2 劍曼 6 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 學(xué)位論文作者完全了解北京郵電大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北京郵電大學(xué) 學(xué)校有權(quán)保 留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤 允許學(xué)位論文被查閱和借 閱 學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容 可以允許采用影印 縮印或其它 復(fù)制手段保存 匯編學(xué)位論文 保密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定 保密論文注釋 本學(xué)位論文屬于保密在一年解密后適用本授權(quán)書 非保密論 文注釋 本學(xué)位論文不屬于保密范圍 適用本授權(quán)書 本人簽名 上函函日期 塑f q 2 導(dǎo)師簽名 茲丑函日期 皇盟旦 z 7 北京郵電大學(xué)博十學(xué)位論文 摘要 摘要 太陽能一相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)是把太陽能技術(shù)和相變蓄熱技術(shù)相結(jié)合用于房問 有組織通風(fēng)換氣的新型輔助供暖系統(tǒng) 國(guó)內(nèi)針對(duì)太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)的研 究相對(duì)較少 對(duì)其熱力學(xué)建模 控制算法及系統(tǒng)辨識(shí)的研究也不多見 而太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)的建模以及控制問題對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的熱利用效率至關(guān)重要 關(guān) 系到能源消耗問題 將很可能成為這個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn) 為便于對(duì)新風(fēng)系統(tǒng)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究 先后搭建了太陽能 相變蓄熱新風(fēng) 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和模擬系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 在此基礎(chǔ)上 通過對(duì)太陽能一相變蓄熱新風(fēng) 模擬系統(tǒng)的研究和分析 本文提出了系統(tǒng)的運(yùn)行模式及其控制方法 深入分析了 系統(tǒng)各部件的數(shù)學(xué)模型 研究了太陽能 相變蓄熱新風(fēng)溫度的控制策略 提出把 模糊控制算法應(yīng)用到太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)的控制中 并最終實(shí)現(xiàn)了基于 c a n 總線技術(shù)的太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)的模糊控制 此外 本文還利用 采集的新風(fēng)溫度和熱媒水流量的數(shù)據(jù) 進(jìn)行了基于自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性 系統(tǒng)建模與參數(shù)辨識(shí)的仿真研究 文中的主要內(nèi)容和成果如下 1 利用一套太陽能熱水一相變蓄熱一空氣 水新風(fēng)換熱體系 研究了太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)的工作原理 分析了在不同的供暖階段系統(tǒng)的主要運(yùn)行模式和 各部分的運(yùn)行規(guī)律 最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于c a n 總線的太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng) 的測(cè)量與控制 2 設(shè)計(jì)并搭建了太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬測(cè)控系統(tǒng) 首次提出了系統(tǒng)的三 種控制模式及模式轉(zhuǎn)換控制方案 在充分考慮系統(tǒng)非線性 滯后性的基礎(chǔ)上 確 定了系統(tǒng)總體控制目標(biāo) 為整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能評(píng)價(jià)確立了理論依據(jù) 3 基于太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng) 設(shè)計(jì)完成了手動(dòng)控制實(shí)驗(yàn) 通過運(yùn) 行測(cè)控系統(tǒng)驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性 掌握了系統(tǒng)各部件的運(yùn)行特性 同時(shí)獲得 了大量有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 為新風(fēng)模擬系統(tǒng)模糊控制的實(shí)現(xiàn) 自適應(yīng)神經(jīng)模糊建模 與參數(shù)辨識(shí)提供了數(shù)據(jù)支持 4 研究并構(gòu)建了太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤管數(shù)學(xué)模型 房間 溫度數(shù)學(xué)模型 其中房間溫度數(shù)學(xué)模型充分考慮了外界環(huán)境溫度以及熱負(fù)載等干 擾因素 以更準(zhǔn)確地模擬實(shí)際系統(tǒng)特性 為驗(yàn)證模糊控制器設(shè)計(jì)的合理性與有效 性夯實(shí)了基礎(chǔ) 5 作為本文的主要研究?jī)?nèi)容 提出將m a m d a n i 型的模糊控制算法用于太陽 能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)的新風(fēng)溫度控制中 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)三種運(yùn)行模式的 模糊控制器 并在建立的風(fēng)機(jī)盤管的模型上進(jìn)行了m a t l a b 仿真 6 針對(duì)太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型難以精確建立的特點(diǎn) 設(shè) 北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文摘要 計(jì)了基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理的控制器 應(yīng)用b p 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的誤差反傳算法 對(duì)輸入變量隸屬度函數(shù)和輸出變量進(jìn)行參數(shù)辨識(shí) 結(jié)果表明 該算法采用神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)與模糊推理結(jié)合的建模和參數(shù)辨識(shí)方法 可以很大程度上逼近太陽能 相變蓄 熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)的特性 誤差幾乎為零 7 設(shè)計(jì)并進(jìn)行大量的太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)模糊控制實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證本文提 出模糊控制算法的合理性 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 本文所實(shí)現(xiàn)的模糊控制系統(tǒng)具有響應(yīng) 快速 魯棒性強(qiáng) 穩(wěn)定性高的特點(diǎn) 滿足對(duì)新風(fēng)出口溫度的控制要求 本文的工作可以為今后太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)的控制研究提供理論基礎(chǔ) 和技術(shù)支持 關(guān)鍵詞 太陽能 相變蓄熱 新風(fēng) 數(shù)學(xué)模型 模糊控制 自適應(yīng)神經(jīng)模糊 建模 參數(shù)辨識(shí) 北京郵電盔堂墮圭蘭垡笙壅 竺翌墾壘竺 一一一一 a b s t r a c t i nt h i sd i s s e r t a t i o n a l lt h er e s e a r c hw o r ki sm a i n l ya b o u tan e wt y p eo f 舭s ha i r s y s t e mw i t ht h eh e l po ft h es o l a re n e r g ya n dl h t s p h 舔ec h a n g et h e r m a ls t o m g e w h i c hc a na c h i e v eo r g a n i z e dv e n t i l a t i o n o n l yf e wo fs t u d i e si so nt h i st y p eo f 舶s h a i rs y s t e mi nc h i n a s oa r et h et h e r m o d y n a m i cm o d e l i n g c o n t r o la l g o r i t h ma n d s y s t e mi d e n t i f i c a t i o n h o w e v e r t h em o d e l i n ga n dc o n t r o lo f t h i sf r e s ha i rs y s t e mi so f g r e a ti m p o r t a n c et ot h et h e r m a le f f i c i e n c y o ft h es y s t e ma n dr e l a t e dt oe n e r g y c o n s u m p t i o n s o t h es t u d yi nt h i sd i s s e r t a t i o nw i l lc e r t a i n l yb e c o m e ah o tt o p i ci nt h i s a r e a t of a c i l i t a t et h et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n de x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho ft h i sn e wt y p e o f 缸s ha i rs y s t e m a ne x p e r i m e n t a lp l a t f o r ma n d as i m u l a t i n gp l a t f o r mw e r e d e v e l o p e di nt u r n i nt h i sd i s s e r t a t i o n t h ea d v a n c e dm o n i t o r i n gs y s t e m sw e r ef i r s t l y r e a l i z e dw i t ht h eh e l po fl a b w i n d o w s c v ia n dc a n b u sb yu s i n gt h e s et w op l a t f o r m s t h e n t a k i n gt h es i m u l a t i n gf l e s ha i rs y s t e ma st h eo b j e c t as e r i e so fs t u d i e sw e r e d o n et h o r o u g h l yo nt h et h e r m o d y n a m i cm o d e l i n g c o n t r o ls t r a t e g i e sa n dp a r a m e t e r i d e n t i f i c a t i o n t h ef a nc o i la n dr o o ma i rt e m p e r a t u r em o d e lw e r ee s t a b l i s h e d f u z z y c o n t r o la l g o r i t h mw a sp r o p o s e dt ot h i s 能s ha i rs y s t e m a n da l s ot h es i m u l a t i o nw a s d o n eo nt h ef a nc o i lm o d e l b a s i n go nt h ea c q u i s i t i o no ff l e s ha i rt e m p e r a t u r ea n d h e a t w a t e rf l o w t h es i m u l a t i o no fn o n l i n e a rs y s t e mi d e n t i f i c a t i o nw a sr e a l i z e du s i n gt h e a d a p t i v en e u r o f u z z yi n f e r e n c em e t h o d f i n a l l y l o t so ff u z z yc o n t r o le x p e r i m e n t so n t h es i m u l a t i n gf r e s ha i rs y s t e mw e r ed e s i g n e da n da c c o m p l i s h e d t h em a i nc o n t e n t s a n dr e s u l t so ft h i sd i s s e r t a t i o na r ea sf o l l o w s t h en o v e ls t r u c t u r eo faf l e s ha i rs y s t e mw a sf i r s t l yi n t r o d u c e d a n dt h e nt h e c h a r a c t e r i s t i c sa n dt h eo p e r a t i o nm o d e so ft h es y s t e mw e r ea n a l y z e d i nd e t a i l m e a s u r e m e n ta n dc o n t r o lo ft h e 仔e s ha i rs y s t e mw i t hs o l a rc o l l e c t o r sa n dl h t sw a s f i n a l l yr e a l i z e db a s i n g o nc a nb u s s e c o n d l y a no b s e r v i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e mo f t h es i m u l a t i n g 舭s ha i rs y s t e m w a sd e s i g n e da n df i n a l l ye s t a b l i s h e d t h eo p e r a t i o nm o d e so ft h es y s t e ma n dt h ew a y i tt r a n s f e r sb e t w e e nm o d e sw e r ep r e s e n t e df o rt h ef i r s tt i m e i nf u l lc o n s i d e r a t i o no f t h en o n l i n e r i t ya n dh y s t e r e s i so ft h ef l e s ha i rs y s t e m t h eo v e r a l lc o n t r o lg o a lw a s d e t e r m i n e d t h i sw o r kl a y st h e o r e t i c a lf o u n d a t i o n向r t h ee s t a b l i s h m e n t a n d p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o no f t h ew h o l ec o n t r o l l i n gs y s t e m a f t e r w a r d s t h em a n u a le x p e r i m e n t sw e r ed e s i g n e db a s e do n t h es i m u l a t i n gf l e s h 1 i i 北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文 a i rs y s t e m t h r o u g he x p e r i m e n t s t h ev a l i d i t yo ft h es y s t e mi sv 鰣f i e d t h eo p e r a t i o n f e a t u r e so ft h es y s t e mc o m p o n e n t sa r em a s t e r e d a n dam a s so fv a l i dt e s td a t aa r e a c h i e v e d w h i c hp r o v i d es u f f i c i e n td a t as u p p o r tf o rt h ef u z z yc o n t r o lr e a l i z a t i o no ft h e f r e s ha i rs y s t e m a d a p t i v en e u r o f u z z ym o d e l i n ga n dp a r a m e t e ri d e n t i f i c a t i o n f o u r t h l y t h ef a nc o i la n dt h er o o mt e m p e r a t u r em o d e lw e r ef o c u s e do na n d e s t a b l i s h e d i nt h er o o mt e m p e r a t u r em o d e l t h ee x t e r n a le n v i r o n m e n ts u c ha so u ta i r t e m p e r a t u r ea n dh e a t1 0 a dd i s t u r b a n c e sa r ea l lt a k e ni n t oc o n s i d e r a t i o n w h i c hm a k e s t h ec o n t r o lm o d e ls i m u l a t et h e a c t u a ls y s t e mc h a r a c t e r i s t i c sm o r ea c c u r a t e l y t h i s w o r ki st h es o l i db a s i st ov e r i f yt h er e a s o n a b i l i t ya n de f f e c t i v e n e s so ft h ed e s i g no ft h e f u z z yc o n t r o l l e r f i f t h l y t h em a m d a n if u z z ya l g o r i t h mw a sp r o p o s e df o rt h ef i r s tt i m et oc o n t r o l t h et e m p e r a t u r eo ft h es i m u l a t i n g 舶s ha i rs y s t e ma c c o r d i n gt ot h en o n l i n e a r i t ya n d h y s t e r e s i so ft h es y s t e m 1 1 1 ef u z z yc o n t r o l l e r so ft h r e eo p e r a t i o nm o d e so ft h es y s t e m a r ea l s od e s i g n e di nw o r k s p a c ea n ds i m u l a t e dn u m e r i c a l l yw i t hm a t l a b s i x t h l y a d a p t i v en e u r a lf u z z yi n f e r e n c ec o n t r o l l e rw a sd e s i g n e da c c o r d i n gt ot h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h em a t h e m a t i c a lm o d e l w h i c hc o m b i n e st h en e u r a ln e t w o r kt h e o r y w i t ht h et sf u z z ym o d e l r e g a r d i n gt h ed e v i a t i o na n dt h er a t eo ft h ed e v i a t i o na st h e i n p u ta n dt h ec o n t r o l l i n gv a r i a b l ea so u t p u t t h ep r o p o s e dc o n t r o l l e rw a sr e a l i z e db y c o n t i n u o u sb pn e u r a ln e t w o r ku s i n gt h ea p p r o x i m a t i o na b i l i t yo ft h en e t w o r k t h e a d a p t i v en e u r o f u z z yc o n t r o l l e r o ft h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o war e a s o n a b l e i d e n t i f i c a t i o no ft h ep a r a m e t e r s a n dt h es i m u l a t e do u t p u tc a na p p r o a c ht h eo r i g i n a l o u t p u tv e r yc l o s e l ya n dt h ee r r o ri sa l m o s tz e r o w h i c hv e r i f i e st h ep r o p o s e da d a p t i v e n e u r a lm o d e l i n g f i n a l l y an u m b e ro ff u z z ye x p e r i m e n t sw e r ed e s i g n e da n dc a r r i e do u tt ov e n f y t h ec o r r e c t e s sa n df e a s i b i l i t yo ft h ef u z z ya r i t h m e t i c t h er e s u l ts h o w st h a tt h ef u z z y c o n t r o l l e ri so fg o o dp e r f o r m a n c eo fr o b u s t n e s sa n da d a p t a b i l i t y a n di tm e e t st h e c o n t r o lr e q u i r e m e n to ft h ef r e s ha i rt e m p e r a t u r e t 1 1 i ss t u d yp r o v i d e st h e o r e t i c a lb a s i sa n dt e c h n i c a ls u p p o r tf o rf u t u r ea p p l i c a t i o n o ft h ef l e s ha i rs y s t e mw i t hs o l a rc o l l e c t o r sa n dl h t s k e y w o r d s s o l a re n e r g y l h t s f r e s ha i r m a t h e m a t i c a lm o d e l f u z z yc o n t r o l a n f i s p a r a m e t e ri d e n t i f i c a t i o n i v 北京郵電人學(xué)博士學(xué)位論文 目錄 目錄 摘要 i a b s t r a c t i i i 目錄 v 第一章緒論 1 1 1 弓i 言 1 1 2 太剛能一相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用研究 2 1 2 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 3 1 2 2 國(guó)內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài) 一4 1 3 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)控制策略研究 5 1 3 1 智能控制理論發(fā)展 一5 1 3 2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 7 1 3 3 國(guó)內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài) 9 1 4 太剛能與相變蓄熱技術(shù)現(xiàn)狀總結(jié) 1 0 1 5 本論文研究的主要內(nèi)容 1 0 第二章太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 1 2 2 1 引言 一l2 2 2 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu) 1 2 2 2 1 系統(tǒng)運(yùn)行原理 1 2 2 2 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 1 3 2 3 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行模式 1 5 2 3 1 集熱系統(tǒng)運(yùn)行模式 1 5 2 3 2 蓄熱系統(tǒng)運(yùn)行模式 1 7 2 4 新風(fēng)系統(tǒng)測(cè)控功能與實(shí)現(xiàn) 2 3 2 5 本章小結(jié) 2 3 第三章太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 2 4 3 1j i 言 2 z l 3 2 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)控制目標(biāo) 2 4 3 3 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)測(cè)控設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2 6 3 3 1 測(cè)控參數(shù)分析 2 6 3 3 2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 7 3 3 3 軟件實(shí)現(xiàn) 3 0 3 4 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換控制 3 2 3 4 1 系統(tǒng)各部分啟?？刂?3 2 3 4 2 模式運(yùn)行確定 3 3 3 4 3 模式運(yùn)行轉(zhuǎn)換依據(jù) 3 5 3 4 4 模式運(yùn)行轉(zhuǎn)換控制 3 7 3 5 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析 3 9 3 5 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 3 9 3 5 2 結(jié)果分析 4 0 v 北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文目錄 3 6 本章小結(jié) 4 2 第四章太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)各部分模型建立 4 3 4 1 弓i 言 z l i 4 2 相變蓄熱裝置數(shù)學(xué)模型 4 3 4 2 1 相變蓄熱裝置內(nèi)部相變蓄熱材料的計(jì)算模型 4 3 4 2 2 相變蓄熱裝置內(nèi)部熱媒水的計(jì)算模型 4 6 4 3 風(fēng)機(jī)盤管數(shù)學(xué)模型 4 6 4 3 1 風(fēng)機(jī)盤管微分方程式 4 7 4 3 2 風(fēng)機(jī)盤管控制模型 4 8 4 4 新風(fēng)房間控制模型 一4 9 4 4 1 室溫調(diào)節(jié)對(duì)象微分方程式 4 9 4 4 2 傳遞函數(shù)模型 51 4 4 3 房間溫控經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?5 3 4 5 本章小結(jié) 5 3 第五章太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)模糊控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 5 5 5 1 引言 5 5 5 2 模糊控制的特點(diǎn) 5 5 5 3 模糊控制算法選擇 5 6 5 3 1m a m d a n i 型模糊控制器 5 6 5 3 2 模糊控制器設(shè)計(jì) 5 7 5 3 3 模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5 9 5 4 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)溫度模糊控制研究 6 0 5 4 1 總體算法分析 6 0 5 4 2 新風(fēng)溫度模糊控制器設(shè)計(jì) 6 0 5 a 3 仿真結(jié)果分析 6 3 5 5 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)溫度模糊控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 6 5 5 5 1 太阡l 能全供風(fēng)模式模糊控制設(shè)計(jì) 6 5 5 5 2 蓄熱裝置全供風(fēng)模式模糊控制設(shè)計(jì) 6 8 5 5 3 太陽能邊供風(fēng)邊蓄熱模式模糊控制設(shè)計(jì) 7 l 5 6 本章小結(jié) 7 5 第六章太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)自適應(yīng)神經(jīng)模糊建模與參數(shù)辨識(shí) 7 6 6 1 引言 一7 6 6 2t s 型模糊推理模型確定 9 8 1 0 1 7 6 6 2 1 輸出函數(shù)職l 2 選擇 7 6 6 2 2 系統(tǒng)輸出u 確定 7 7 6 2 3 規(guī)則權(quán)重w i 選擇 7 7 6 3b p 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 1 0 2 7 8 6 3 1b p 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型 7 8 6 3 2 學(xué)習(xí)訓(xùn)練算法 7 8 6 3 3 激活函數(shù)選擇 8 l 6 4 新風(fēng)溫度自適應(yīng)神經(jīng)模糊控制建模與參數(shù)辨識(shí) 81 6 4 1 新風(fēng)模擬系統(tǒng)的自適應(yīng)神經(jīng)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 l 6 4 2 模糊控制器的b p 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)辨識(shí) 8 4 v l 北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文目錄 6 4 3 自適應(yīng)神經(jīng)模糊系統(tǒng)建模 8 5 6 4 4 仿真結(jié)果與分析 8 7 6 5 本章小結(jié) 9 l 第七章太陽能 相變蓄熱新風(fēng)溫度模糊控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果 9 2 7 1 響應(yīng)速度與隨動(dòng)特性 9 2 7 1 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 9 2 7 1 2 結(jié)果分析 9 2 7 2 魯棒性與穩(wěn)定性 9 3 7 2 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 9 3 7 2 2 結(jié)果分析 9 3 7 3 運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換 9 4 7 3 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 9 4 7 3 2 結(jié)果分析 9 4 7 4 本章小結(jié) 9 5 第八章總結(jié)與展望 9 6 8 1 總結(jié) 9 6 8 2 展望 9 7 附萄毛 一9 8 參考文獻(xiàn) 10 7 致謝 11 4 個(gè)人簡(jiǎn)歷 1 l5 v h 北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文 第一章緒論 1 1 引言 第一章緒論 中國(guó)是建筑業(yè)大國(guó) 建筑業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一 建筑節(jié)能和建 筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展不僅關(guān)系到老百姓的生活質(zhì)量 而且也是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的大 事 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用 中國(guó)正處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化快速發(fā)展時(shí)期 每年大約2 0 億m 2 的建筑總量 接近全球年建筑總量的一半 據(jù)有關(guān)部門測(cè)算 目前住宅總能耗已占全國(guó)能耗的 3 7 t 1 1 而中國(guó)目前的能耗結(jié)構(gòu)仍以不可再生能源為主 煤炭消費(fèi)約占總能耗的 6 7 相當(dāng)于全球煤炭消費(fèi)占總能耗比例的3 倍 2 據(jù)統(tǒng)計(jì) 我國(guó)華北 東北和 西北地區(qū)的采暖能耗約占全年總商品能源消費(fèi)量的1 3 以北京市為例 北京地 區(qū)全年消耗標(biāo)準(zhǔn)煤約2 7 0 0 萬噸 僅冬季采暖用煤就達(dá)6 0 0 萬噸左右 約占全年 總能耗的2 2 2 3 6 0 0 萬噸煤炭集中在四個(gè)月燒盡 而且大量小型采暖鍋爐 的熱效率僅在5 0 左右 標(biāo)準(zhǔn)煤耗5 5 6 2k e d c j t 3 1 這種高密度的 多點(diǎn)的低空 污染物排放 造成北京地區(qū)的大氣污染相當(dāng)嚴(yán)重 冬季空氣中的二氧化硫與飄塵 濃度是非采暖期的六倍以上 嚴(yán)重超過國(guó)家大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 眾多的商務(wù)辦公樓宇 酒店 商場(chǎng) 企事業(yè)大多采用中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi) 溫度調(diào)節(jié) 據(jù)統(tǒng)計(jì) 中央空調(diào)系統(tǒng)的耗電占這些單位日常耗電量的6 0 以上 可以說用電開支中最大的一項(xiàng) 中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng) 耗電量大 是企事業(yè) 單位一直難以解決的課題之一 因此降低中央空調(diào)系統(tǒng)的耗電量的技術(shù)具有很高 的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值 隨著人們生活水平的提高和建筑節(jié)能的開展 建筑的密閉性越來越高 減少 了因開窗和冷風(fēng)滲透所引起的熱負(fù)荷 然而卻帶來了室內(nèi)空氣品質(zhì)低劣的情況 伴隨人們對(duì)環(huán)境和健康的日益注重 新風(fēng)量的有效供給對(duì)空調(diào)系統(tǒng)來說尤為重 要 但是 對(duì)于冬季空調(diào)供暖系統(tǒng) 由于室內(nèi)外溫差大 用于加熱新風(fēng)所需的能 耗比較大 目前采用比較多的方式是 利用全熱回收熱交換器回收一部分排風(fēng)中 的熱量 但是因?yàn)榛厥諢崃坑邢?送入房間的新風(fēng)溫度偏低 仍然需要補(bǔ)充加熱 太陽能以其取之不盡 廉價(jià) 安全 無需運(yùn)輸 清潔無污染等特點(diǎn)受到人們 的重視 中國(guó)位于地球的北緯18 5 4 這一區(qū)域太陽的年輻射總量為3 3 5 1 0 0 0k j c m 2 年照度時(shí)數(shù)為1 0 0 0 3 0 0 0 h 通常 位于全年輻射強(qiáng)度大于 5 0 0 k j c m 2 年照度時(shí)數(shù)超過2 2 0 0 h 的地區(qū) 都屬于太陽能資源利用價(jià)值高的地 區(qū) 根據(jù)中國(guó)城鎮(zhèn)太陽能采暖資源劃分區(qū)綜合數(shù)據(jù) 北京地區(qū)屬于太陽能資源利 用價(jià)值高的地區(qū) 4 1 但是 太陽能作為一種間歇式能源 熱流密度不高 并且其 北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論 輻射受到晝夜 季節(jié)以及雨雪天氣等因素的影響 輻射強(qiáng)度變化大 不穩(wěn)定 表 現(xiàn)為間斷性和不穩(wěn)定性 這給太陽能的利用帶來了很大的難度 導(dǎo)致其白天和夜 里工作狀況不能一致 針對(duì)以上問題 本課題對(duì)一種新型的太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了深入 的研究 它把太陽能技術(shù)與相變蓄熱技術(shù)應(yīng)用于冬季輔助供暖系統(tǒng)中 實(shí)現(xiàn)房間 有組織的通風(fēng)換氣 用太陽能來加熱新風(fēng) 使新風(fēng)具有承擔(dān)部分室內(nèi)采暖負(fù)荷的 能力 實(shí)現(xiàn)可再生能源直接應(yīng)用于空調(diào)供暖系統(tǒng)的節(jié)能目的 為國(guó)家緩解能源和 環(huán)境壓力提出一種新的節(jié)能減排方法 同時(shí) 要想滿足新風(fēng)舒適 節(jié)能和穩(wěn)定的需要 必須有合理的系統(tǒng)控制策略 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)的控制策略可以分為基于模型的控制和無模型智能控 制 基于模型的控制是以模型預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制方法 為了提高系統(tǒng) 的控制精度 實(shí)現(xiàn)對(duì)新風(fēng)溫度更有效穩(wěn)定的控制 需要采用各種基于熱力學(xué)模型 的控制算法來提高控制器的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度 這就需要建立精確的數(shù)學(xué)模型 無模型智能控制主要是以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自動(dòng)控制方法 在無 模型控制中 系統(tǒng)的控制精度很大程度上取決于手動(dòng)控制的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律 對(duì)本文所研究的太陽能一相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)來說 基于模型的控制精度一方 面取決于模型的結(jié)構(gòu) 另一方面與模型中各個(gè)參數(shù)密切相關(guān) 由于系統(tǒng)中各執(zhí)行 器 如 閥f j 的運(yùn)行特性是非線性的 并且隨著時(shí)間的推移 設(shè)備會(huì)老化和更 換 從而也會(huì)造成系統(tǒng)參數(shù)的變化 并且在不同環(huán)境條件下 新風(fēng)溫度的模型和 新風(fēng)空調(diào)房間的模型是時(shí)變且不確定的 所以 在新風(fēng)系統(tǒng)罩 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 很難建立 綜上所述 為了推動(dòng)太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用 本論文一方 面深入研究并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了太陽能 相變蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)的無模型智能控制 另 一方面重點(diǎn)嘗試建立系統(tǒng)各部分的熱力學(xué)模型 并提出了太陽能 相變蓄熱新風(fēng) 模擬系統(tǒng)自適應(yīng)神經(jīng)模糊建模和參數(shù)辨識(shí)的方法 這些研究對(duì)提高太陽能 相變 蓄熱新風(fēng)模擬系統(tǒng)的控制精度具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值 1 2 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用研究 本節(jié)將從太陽能技術(shù)應(yīng)用 相變蓄熱技術(shù)應(yīng)用 太陽能與相變蓄熱技術(shù)相結(jié) 合的應(yīng)用的方向出發(fā)分別研究國(guó)外和國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀 2 北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文 第一章緒論 1 2 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 由于國(guó)外太陽能技術(shù)比較成熟 早在2 0 世紀(jì)5 0 年代 太陽能熱利用的先驅(qū) j o d a n 和t h e r k e l d 就指出了太陽能水泵聯(lián)合系統(tǒng)的有利性 國(guó)外很多專家學(xué)者在 太陽能應(yīng)用方面的研究開始得很早 而且取得了很多值得借鑒的成果 這些研究 基本分為以下幾類 1 直膨式太陽能直接供暖系統(tǒng) 2 帶有蓄熱裝置的太陽能 供暖系統(tǒng)3 太陽能一土壤源水泵供暖系統(tǒng) 在過去的幾十年內(nèi) 國(guó)外學(xué)者們從設(shè)計(jì) 計(jì)算模型 測(cè)試的角度對(duì)太陽能技 術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究 1 太陽能直接供暖方面 日本的柳木政助進(jìn)行了直膨式太陽能直接供暖研究 并于1 9 5 8 年設(shè)計(jì)并建 造了典型的雙槽式太陽能供暖系統(tǒng) 美國(guó)在上個(gè)世紀(jì)6 0 7 0 年代最先開始了 太 陽房發(fā)展計(jì)劃 5 迄今為止歷經(jīng)了3 個(gè)階段 主動(dòng)式系統(tǒng)階段 被動(dòng)式系統(tǒng)階 段 太陽能蓄存與有效利用階段 隨著設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方法以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不 斷發(fā)展 太陽房技術(shù)日趨成熟 2 0 世紀(jì)8 0 年代以后 日本建造了木村太陽房 積水十三菱重工 永大十夏普等多種具有太陽能供暖系統(tǒng)的太陽房 6 k i t a m i 工程學(xué)院對(duì)串聯(lián)和并聯(lián)兩種太陽能供熱系統(tǒng)進(jìn)行了5 年的測(cè)試和研究 并在此基 礎(chǔ)上開發(fā)了用于評(píng)價(jià)太陽能供熱系統(tǒng)熱性能的計(jì)算機(jī)模擬程序f 7 1 意大利學(xué)者對(duì) 本土氣候條件下太陽能供熱系統(tǒng)的性能進(jìn)行了研究 并建立了用于計(jì)算機(jī)分析的 太陽能供熱系統(tǒng)理論模型8 1 t o n e s r e y e s 等學(xué)者理論和實(shí)驗(yàn)研究了制冷劑在太 陽能集熱器內(nèi)膨脹的太陽能水泵系統(tǒng) 并進(jìn)行了熱力學(xué)優(yōu)化 考慮了典型的設(shè)計(jì) 參數(shù)和性能系數(shù) 9 1 0 1 德國(guó)將傳統(tǒng)的被動(dòng)式太陽房與太陽能集熱器 熱交換器等 相結(jié)合 對(duì)房間的生活用熱水進(jìn)行預(yù)處理 以實(shí)現(xiàn)整棟建筑5 0 8 0 的供熱需 求 全年房間平均熱負(fù)荷僅為5 6w m 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于德國(guó)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)1 5w m t h 13 1 2 帶有蓄熱裝置的太陽能供暖方面 y u m r u t a s 和k o s k a 設(shè)計(jì)并研究了帶有蓄熱水箱的太陽能熱泵供暖系統(tǒng) 該 供暖系統(tǒng)基本上由平板太陽能集熱器 熱泵 蓄熱水箱 測(cè)量裝置組成 作者研 究了氣候條件和運(yùn)行參數(shù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能系數(shù)的影響并評(píng)價(jià)了其性斛1 4 芬蘭赫 爾辛基大學(xué)對(duì)具有季節(jié)性蓄熱器的太陽能供熱系統(tǒng)的集熱面積 蓄熱器容積及供 能成本隨緯度變化的最優(yōu)化問題進(jìn)行了研究 l5 1 b a d e s c u 研究了太陽能熱泵供暖 系統(tǒng)中熱能儲(chǔ)存裝置的模型 并應(yīng)用熱力學(xué)第一定律和第二定律進(jìn)行了分析 1 6 1 8 a u c a r m i n a l l i 分析了在不同的氣候條件下 太陽能季節(jié)性熱儲(chǔ)存集中 供暖系統(tǒng)的熱性能及經(jīng)濟(jì)可行性 并分別建立了平板太陽能集熱器 熱泵 蓄熱 裝置 供暖負(fù)荷的仿真模型 1 9 太陽能與相變蓄熱技術(shù)相結(jié)合方面 日本學(xué)者對(duì)采用了粒狀相變蓄熱材料的 3 北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文 第一章緒論 蓄熱型地板空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的蓄放熱特性及其對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的影響 進(jìn)行了數(shù)值模 擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究 2 她2 1 尼日利亞學(xué)者采用單層平板集熱器 其內(nèi)部通過加入 以石蠟為主要成分的定型相變材料 來減少集熱器內(nèi)部的對(duì)流熱損失并提高集熱 器的效率 2 3 1 c h o w t t 對(duì)太陽能熱水和光伏整合系統(tǒng)進(jìn)行了模擬分析 數(shù)學(xué)模 型采用有限插分法和控制容積法 并搭建了實(shí)驗(yàn)臺(tái) 通過對(duì)系統(tǒng)日效率的分析 數(shù)學(xué)模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的匹配性 k o c a a h m c t 采用c a c l 2 6 h 2 0 作為蓄熱 槽中的相變材料 把平板集熱器的熱量?jī)?chǔ)存到裝有相變材料的蓄熱槽中 2 4 3 2 l 3 太陽能一土壤源熱泵供暖方面 太陽能集熱器和埋地盤管組合的設(shè)想是彭羅德 p e n r o d 于1 9 5 6 年首次提 出的 隨后他又相繼給出了太陽能 土壤源熱泵系統(tǒng) 簡(jiǎn)稱s e s h p 系統(tǒng)的工作 原理圖和s e s h p 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程 3 3 3 5 1 9 7 8 1 9 8 1 年 美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí) 驗(yàn)室 b r o o k h a v e nn a t i o n a ll a b o r a t o r y 對(duì)帶圓柱型地下蓄熱罐的串連太陽能 熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與模擬研究 結(jié)果表明 在冬季供暖運(yùn)行工況下 地下蓄熱 罐可以使太陽能熱泵工作性能更穩(wěn)定 而且可以減小輔助熱源的容量 3 6 1 y u m r u t a s 等研究了帶有季節(jié)性地下蓄熱裝置的太陽能熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行性能 并編制計(jì) 算機(jī)程序 研究了全年蓄熱體中水溫的分布情況 結(jié)果表明 土壤類型以及蓄熱 裝置尺寸對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能影響很大 3 7 法國(guó)的v t r i l l a t b e r d a l 等利用太陽能作 為熱源 結(jié)合土壤源熱泵進(jìn)行了供暖 供生活熱水的實(shí)驗(yàn) 在實(shí)驗(yàn)中 過剩的太 陽能蓄存到土壤中 這樣有助于保證土壤蓄熱和取熱的平衡 提高太陽能集熱器 的利用率 3 引 o n d e ro z g e n e r 研究 測(cè)試了太陽能熱泵系統(tǒng)結(jié)合u 型管土壤換 熱器的性能 結(jié)果表明這種組合形式可以降低土壤耦合熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尺寸 并 且由于有較高的換熱流體溫度 提高了系統(tǒng)性能參數(shù) 3 1 1 2 2 國(guó)內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài) 我國(guó)關(guān)于太陽能和相變蓄熱技術(shù)利用方面的研究起步比較晚 對(duì)太陽能熱利 用的研究的熱點(diǎn)仍然集中在太陽房和太陽能熱水器上 對(duì)太陽能供暖系統(tǒng)的研究 基本處于初級(jí)階段 天津大學(xué) 上海交通大學(xué) 東南大學(xué) 天津商學(xué)院 哈爾濱 工業(yè)大學(xué) 清華大學(xué) 北京工業(yè)大學(xué)的學(xué)者在太陽能的應(yīng)用方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析 以及理論研究 取得了一定的成果 天津大學(xué)的趙軍 劉倩等對(duì)太陽能熱泵供暖供熱水系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和理 論分析 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 系統(tǒng)可以四季穩(wěn)定運(yùn)行 節(jié)約了能源 4 2 4 3 上海交通大 學(xué)的曠玉輝 王如竹等對(duì)直膨式太陽能熱泵熱水器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)研究 該熱水器 可全天候提供4 5 5 0 c 生活熱水 并且其分體式的結(jié)構(gòu)尤其適合于高層或多層 建筑 州 東南大學(xué)則針對(duì)典型的太陽能供暖系統(tǒng) 給出了系統(tǒng)各設(shè)備的能量平衡 4 北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論 方程 分析了太陽能熱泵供熱系統(tǒng)的供熱性能系數(shù) 4 5 1 天津商學(xué)院林國(guó)星等人對(duì) 太陽能一土壤源熱泵交替供暖運(yùn)行進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究m 在太陽能與蓄熱系統(tǒng)相結(jié)合的方面 張喜明等介紹了太陽能熱泵低溫地板輻 射供暖系統(tǒng)的工作原理和構(gòu)成 并以青島地區(qū)為例 設(shè)計(jì)了太陽集熱器 蓄熱器 地板換熱盤管等設(shè)備 探討了系統(tǒng)的總體的設(shè)計(jì)方法f 4 7 施明恒等著重分析了液體除濕空調(diào)系統(tǒng)中溶液的再生機(jī)理和再生過程的傳 熱傳質(zhì)特性 對(duì)再生器的蓄能特性進(jìn)行分析 討論了太陽能液體除濕空調(diào)系統(tǒng)蓄 能工況的運(yùn)行方式 鋼 胡洋等在探討建筑的完整意義的基礎(chǔ)上 提出將太陽熱水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)納入 建筑有機(jī)設(shè)計(jì)過程的整合設(shè)計(jì)概念 4 9 北京建筑工程學(xué)院采用太陽能地板輻射采 暖的方式將太陽能集熱與地板輻射采暖結(jié)合在一起 并對(duì)其進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研 究 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 該系統(tǒng)具有良好的使用效果 不僅具有較好的舒適性 而且 具有一定的環(huán)保性能 節(jié)能效果明顯即 建成并投入使用的拉薩火車站暖通空 調(diào)設(shè)計(jì) 采用了室內(nèi)地板采暖系統(tǒng) 太陽能集熱系統(tǒng) 蓄熱系統(tǒng) 其運(yùn)行節(jié)能效 果顯著 5 王永川等探討了組合相變蓄熱材料用于儲(chǔ)熱的問題 研究表明 該相變蓄熱 材料具有環(huán)保 高效 節(jié)能 安全等多個(gè)優(yōu)點(diǎn) 非常適合于太陽能供暖系統(tǒng)的蓄 熱 可以替代傳統(tǒng)的取暖設(shè)備 5 羽 清華大學(xué)提出了一種與太陽能集熱器結(jié)合的定形相變蓄能地板采暖系統(tǒng) 并 搭建了應(yīng)用此系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)房間 測(cè)量了系統(tǒng)和房間溫度 結(jié)果表明 此系統(tǒng)明顯 提高了房間夜間溫度 可以作為常規(guī)供暖的補(bǔ)充 減小采暖能耗 5 3 1 北京工業(yè)大學(xué)的陳超教授帶領(lǐng)的科研小組研究了板狀定形相變材料的中溫 蓄熱裝置在空調(diào)采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用 采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法 分析相變 蓄熱裝置蓄 放熱特性的影響規(guī)律 并對(duì)相變蓄熱裝置應(yīng)用于采暖系統(tǒng)進(jìn)行了模 擬研究 為蓄熱裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用提供理論參考依據(jù)瞰 5 引 本課題的研 究是基于與陳超教授合作承擔(dān)的北京市教委項(xiàng)目 太陽能 相變蓄熱復(fù)合技術(shù) 1 3 太陽能 相變蓄熱新風(fēng)系統(tǒng)控制策略研究 本節(jié)將從智能控制理論的發(fā)展和空調(diào)系統(tǒng)控制策略的方向出發(fā) 研究國(guó)內(nèi)國(guó) 外的控制策略發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 1 3 1 智能控制理論發(fā)展 自動(dòng)控制理論是自動(dòng)控制科學(xué)的核心 智能控制理論是綜合了人工智能 自 5 北京郵電大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論 動(dòng)控制 運(yùn)籌學(xué) 信息論等多學(xué)科的最新成果并在此基礎(chǔ)上形成的 從 智能控 制 概念的提出到現(xiàn)在 自動(dòng)控制和人工智能專家和學(xué)者已經(jīng)提出了各種智能控 制理論 有些已經(jīng)在實(shí)際中發(fā)揮了重要作用 下面對(duì)一些有影響的智能控制理論 和系統(tǒng)進(jìn)行介紹 1 遞階智能控制 遞階智能控制 h i e r a r c h i c a li n t e l l i g e n tc o n t r 0 1 是在研究早期學(xué)習(xí)控制系統(tǒng) 的基礎(chǔ)上 從工程控制論角度總結(jié)人工智能與自適應(yīng)控制 自學(xué)習(xí)控制和自組織 控制的關(guān)系之后逐漸形成的 該系統(tǒng)由組織級(jí) 協(xié)調(diào)級(jí) 執(zhí)行級(jí)3 級(jí)組成 智能 主要體現(xiàn)在高的層次即組織級(jí)上 由人工智能起控制作用 協(xié)調(diào)級(jí)是組織級(jí)和執(zhí) 行級(jí)之間的接口 承上起下 由人工智能和運(yùn)籌學(xué)共同作用 執(zhí)行級(jí)要求具有較 高的精度和較低的智能 仍然采用現(xiàn)有數(shù)學(xué)解析控制算法 對(duì)相關(guān)過程執(zhí)行適當(dāng) 的控制作用 5 9 2 專家智能控制 專家系統(tǒng) e x p e r ts y s t e m 是人工智能的一個(gè)重要分支 應(yīng)用專家系統(tǒng)的概 念和技術(shù) 模擬人類專家的控制知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)而建造的控制系統(tǒng) 就是專家控制系 統(tǒng) 雖然專家控制系統(tǒng)是基于專家系統(tǒng)建立起來的 但是它與專家系統(tǒng)之間存在 一些重要差別 首先 一般的專家系統(tǒng)中操作人員是系統(tǒng)的組成部分 通過人機(jī) 對(duì)話完成 計(jì)算機(jī)專家 的功能 而專家控制系統(tǒng)中沒有操作人員的參與 要求專 家控制系統(tǒng)能夠獨(dú)立和自動(dòng)地對(duì)控制對(duì)象做出決策 其次 專家系統(tǒng)通常以離線 方式工作 而專家控制系統(tǒng)需要獲取在線動(dòng)態(tài)信息 并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制刪 3 模糊智能控制 模糊理論是美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的自動(dòng)控制理論專家l a z a d e h 教授最先提 出的 1 9 6 5 年他在 i n f o r m a t i o n c o n t r o l 雜志上發(fā)表了 f u z z ys e t 模糊集 一文 首次提出了模糊集合的概念 并很快被人們接受 1 9 7 4 年 英國(guó)的m a m d a n i 首 先把模糊理論用于工業(yè)控制 取得了良好的效果 從此 模糊邏輯控制理論和模 糊邏輯控制系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展很快 展示了模糊理論在控制領(lǐng)域中有著很好的發(fā)展 前景 模糊邏輯控制現(xiàn)已成為智能控制的重要組成部分唧 4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制 1 9 4 3 年麥卡洛克和皮茨 p i t t s 提出一種叫做 似腦機(jī)器 m i n d l i k em a c h i n e 的 思