本文针对中央空调系统的智能控制与节能问题,从数学模型角度进行系统动态实时控制,并采用动态分析方法进行优化控制。
数据预处理与规律分析: 首先,对数据进行预处理,修正异常值并使用三均值法处理缺失值。通过分析发现,干球温度、湿球温度、相对湿度、流入流出装置的水温差、总耗电量、冷却负载和系统效率等变量均具有明显的日周期性规律。此外,通过动态聚类分析将设备状态分为四类,为后续回归分析奠定基础。
回归模型建立与检验: 以功率和冷却负载为因变量,分别建立冷水泵、冷凝水泵、冷却塔和冷却装置的多元回归模型。结果显示,各模型的回归系数均通过显著性检验,R方值较高,拟合效果良好。此外,通过误差分析验证了模型的可靠性。
优化模型建立与求解: 基于不同决策变量,建立三个多目标非线性规划模型,分别以系统总耗电量和系统效率为目标函数,并考虑设备转速、设备状态和系统稳定性等约束条件。采用改进的模拟退火算法进行求解,结果表明:
- 问题一: 以冷水泵、冷凝水泵和冷却塔风扇转速为决策变量,总耗电量平均下降15.29%,系统效率平均下降19.73%。
- 问题二: 以设备状态为决策变量,总耗电量平均下降18.34%,系统效率平均下降18.98%。
- 问题三: 以设备状态和转速为决策变量,并加入设备开关次数和时间间隔等约束条件,总耗电量平均下降41.55%,系统效率平均下降41.56%。
研究结论: 本文建立的优化模型能够有效降低中央空调系统的总耗电量,提高系统效率,为中央空调系统的智能控制和节能提供理论依据和技术支持。