空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)及基于性能優(yōu)化的在線容錯(cuò)控制.pdf

1、空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備或傳感器故障，可能導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增大，熱舒適性降低，室內(nèi)空氣品質(zhì)惡化，控制系統(tǒng)失靈，甚至造成某些設(shè)備的損壞。及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出系統(tǒng)所發(fā)生的故障，并獲知故障對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能的劣化程度，從而做出故障修正決策，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是，實(shí)際過(guò)程中，面臨不少亟待解決的問(wèn)題:如何建立準(zhǔn)確的運(yùn)行或性能參數(shù)預(yù)測(cè)模型、可靠的故障檢測(cè)方法;故障對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響程度以及如何評(píng)價(jià);故障修正決策方案等等。
　　 針對(duì)上述問(wèn)題，本文主要進(jìn)

2、行了以下四方面的工作。
　　 第一，建立了基于支持向量回歸(support vector regression，SVR)的運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)的參考數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行性能數(shù)據(jù)。通過(guò)預(yù)測(cè)多種運(yùn)行工況的運(yùn)行參數(shù)，對(duì)模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證結(jié)果表明，SVR預(yù)測(cè)模型輸入?yún)?shù)的選取，必須能夠正確反映空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
　　 其次，綜合考慮統(tǒng)計(jì)殘差和分形維數(shù)兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了兩種方法相結(jié)合的故障檢測(cè)法，并

3、對(duì)送風(fēng)溫度固定偏差故障和漂移偏差故障進(jìn)行了故障檢測(cè)試驗(yàn)。仿真試驗(yàn)的結(jié)果表明，統(tǒng)計(jì)殘差法對(duì)較小偏差故障的正確故障檢測(cè)率較低。對(duì)于送風(fēng)溫度±0.2℃、+0.3℃固定偏差故障，以及±0.05℃/h、+0.1℃/h漂移偏差故障，正確故障檢測(cè)率低于50％。分形維數(shù)法能夠檢測(cè)出這些故障，但需要一段時(shí)間收集測(cè)量信號(hào)。將兩種方法結(jié)合的故障檢測(cè)方法，采用統(tǒng)計(jì)殘差法檢測(cè)出相對(duì)大的偏差故障，采用分形維數(shù)法檢測(cè)出相對(duì)小的故障;對(duì)于統(tǒng)計(jì)殘差法，可采用較大的判別閾

4、值來(lái)比較統(tǒng)計(jì)殘差，這種組合式故障檢測(cè)方法能夠更加有效地對(duì)不同程度的故障情況進(jìn)行檢測(cè)。
　　 第三，建立了改進(jìn)的消去與選擇轉(zhuǎn)換法(elimination et choice translating reality，ELECTRE)的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行性能評(píng)價(jià)模型，引入了絕對(duì)閾值和分區(qū)間閾值概念來(lái)構(gòu)建偽準(zhǔn)則。評(píng)價(jià)準(zhǔn)則中引入最小有效控制率來(lái)表征故障對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響。針對(duì)送風(fēng)溫度故障和新風(fēng)流量故障下的不同運(yùn)行工況，采用評(píng)價(jià)模型對(duì)它們進(jìn)行了

5、評(píng)價(jià)分析。仿真結(jié)果表明，ELECTRE評(píng)價(jià)模型適用于空調(diào)系統(tǒng)不同運(yùn)行工況或方案的優(yōu)劣排序。
　　 第四，開(kāi)發(fā)了基于運(yùn)行性能優(yōu)化的在線容錯(cuò)控制策略，以提高系統(tǒng)運(yùn)行性能為目標(biāo)，對(duì)故障測(cè)量信號(hào)進(jìn)行在線容錯(cuò)修正。針對(duì)送風(fēng)溫度、新風(fēng)流量和新風(fēng)溫度傳感器的不同故障情況，通過(guò)在線容錯(cuò)控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證分析。仿真結(jié)果表明，提出的在線容錯(cuò)控制策略能夠在不同運(yùn)行方案優(yōu)劣排序的基礎(chǔ)上，得到最優(yōu)運(yùn)行方案，相應(yīng)優(yōu)化系數(shù)的倒數(shù)，作為故障測(cè)量信號(hào)的修正系數(shù)，

6、實(shí)現(xiàn)在線容錯(cuò)控制。對(duì)于送風(fēng)溫度+13％故障，從第6次修正開(kāi)始，故障修正系數(shù)維持0.84不變;對(duì)于新風(fēng)流量+39％故障，從第7次修正開(kāi)始，故障修正系數(shù)維持0.66不變;對(duì)于新風(fēng)溫度-34％故障，在第一次計(jì)算優(yōu)先滿意得分時(shí)，就能得到故障修正指令。
　　 總之，本文提出的統(tǒng)計(jì)殘差法和分形維數(shù)相結(jié)合的組合式故障檢測(cè)方法，能夠有效地檢測(cè)出不同程度的故障;開(kāi)發(fā)的改進(jìn)ELECTRE評(píng)價(jià)模型能夠更加合理地對(duì)空調(diào)系統(tǒng)不同運(yùn)行方案進(jìn)行優(yōu)劣排序;提出