文摘

与当地控制大量的相互影响的对象,问题的协调本地控制系统达到最佳的整体效果。如果系统的结构(控制对象的数量和交互的参数)可以改变频繁,然后设置/培训的过程集中协调员将无法令人接受的大部分动作时间和需要大量的资源。在这部作品中,使用分散的协调提出了解决这一问题。作为研究的基本任务分散协调控制对象的相互影响,稳定舒适的温度是在多层的房间使用移动式加热器。提供个人热舒适是一个重要的问题。特别是,有许多multiarea前提和相互冲突的需求舒适的栖息地。这个问题可以解决的帮助下移动加热器和空调。然而,地区之间热量流动的存在不同的指定参数难以调整。热的工作旨在提高质量控制与动态结构multiarea前提移动式加热器的位置。为了实现这一目标,我们提出的概念可移动智能加热器要看更多有关憩苑()。 A group of Movable Smart Heaters that could influence each other and exchange information forms a dynamic system with a changing structure since switching on/off or moving one MSH to another area changes the mutual influence and connections in the system. The criteria for control quality are defined and evaluated. The proposed coordination algorithms make it possible to optimize the operating modes of the system automatically when its structure and/or settings are changed. Simulation of the system is performed with the use of a worked-out modelling library in Scilab. The results of comparing the MSH system’s efficiency show an increase in comfort while reducing energy consumption.

1。介绍

与当地控制大量的相互影响的对象,问题的协调本地控制系统达到最佳的整体效果。如果系统的结构(控制对象的数量和交互的参数)可以改变频繁,然后设置/培训的过程集中协调员将无法令人接受的大部分动作时间和需要大量的资源。

控制对象集的相互影响,或多层的分布式对象,在许多领域被发现。这样的对象的例子有多层的前提。确保一个舒适和安全的环境的前提是一个重要的任务,是能源效率。任务的复杂性是由于模糊概念的理解,舒适和舒适之间相互冲突的要求的存在不同的使用者。特别是,有许多multiarea前提,如“开放空间”办公室和工作室公寓,与单独的区域。舒适的条件等领域的需求不同的气温。尽管这样的区域被称为恒温控制的负载(TCL) [1];然而,其中的静态模式只在有限的时间间隔。特征的前提是快速和频繁的变化要求:前提是空或满,舒适需求变更个人需求后,等。在这样的前提,独立的手段维护空气温度(空调、推进、风扇加热器,等等)与当地的控制系统。不同区域之间的相互影响需要当地的协调控制系统(LCS)。协调的任务意味着温度设置在连接区在使用移动设备有几个一般和特殊属性:一个变量操作暖气或空调的数量和位置;只有活动暖气或空调可以与其他无线设备通信;和略有增加暖气和空调由于成本的协调和数据传输控制器的安装。这些特殊性能需要一个新的观察的任务协调控制TCL移动加热器/空调的一般问题的上下文中multizonal分布式对象的分散协调控制。

2。最先进的

2.1。协调控制系统

协调任务有很长的历史。协调理论的研究已经持续了一个多世纪。h .法约尔认为协调理论的创始人2]。然而,问题本身更早出现。所示的经典配方拜占庭将军的任务(3),这是用于两个系统的同步的州不可靠的沟通渠道。

协调的问题是非常受欢迎的在科学和实用的出版物。然而,战略计划和运营决策的协调方法的国家和企业管理机构是主要的因素。与工程和技术的控制过程,这些方法关注心理、法律和政治方面的问题。重大贡献人机协调管理层次系统的开发是在德米特里•诺维科夫先生的一系列作品,特别是在(4]。

在生产和技术的控制系统中,主要关注架构,信息,和标准方面5]。分布式技术系统的协调问题关注物质和能量流动的控制以及操作的动力学的特点(6]。

的出现和积极开发可替换主体技术控制的分布式系统和交互对象,作品开始制定的任务主要是协调代理商的多重代理系统[7,8]。一般来说,协调任务被认为是同时考虑当地的平衡(个人)和全球标准。各种协调策略是:合作、竞争、共识,谈判等。9- - - - - -11在这个方向。

一些作者认为一般问题具有一定结构的协调系统的组织协调过程:平行(12,13),顺序(14),和串并联15]。

系统的体系结构和协调员的信息结构的连接中扮演重要角色的发展协调系统。最常见的方法来协调当地工艺过程控制系统(LCS)是基于集中式或分层系统架构(16,17]。集中式体系结构通常是用于少量的小距离与lcs,分层的一个是与大量的lcs系统和/或它们之间的距离。集中协调可以被认为是特殊的和简单的一级层次协调。分层协调的理论是基于m Mesarovich和合作者的作品,首次出版于1970年,多次再版18]。分层系统的优点是相对比较简单的匹配的地方(个人)和全球标准和保证稳定性的控制,这是由于树状结构(没有周期)子系统的连接。然而,这种系统在每个级别的协调假定顶级协调员的存在,必须配置、管理和维护,其断开或失败摧毁整个协调系统。这样的系统有一个刚性结构的连接,他们很难。这使他们的应用程序对象改变成分和/或协调子系统之间的连接。

2.2。个体的人类环境的参数调节

LCS的一个重要应用领域的分布式对象是确保使用者的个人舒适的各种集体使用的前提。这样一个任务需要协调舒适参数和LCS设置单独的系统。在现代科学和技术出版物,有许多名称为个人监管系统参数的人类环境的前提。

2.2.1。个人环境控制(压电陶瓷)

系统研究了很长一段时间。有几个评论派克系统(19- - - - - -23]。大多数现有的研究和评论文章关注与压电陶瓷热舒适系统。例如,压电陶瓷的热舒适研究[20.,21),(22]研究了压电陶瓷对热舒适的影响和能源消耗。在[23),研究方法和技术影响热舒适multizonal前提是系统化。应该注意的是,审查没有考虑算法和技术协调控制(集团)活动和个人暖气和空调。

2.2.2。任务环境控制(TAC)

从的角度系统研究需要解决的任务。TAC系统都被设计成保证弹热政权在局部区域和控制个人或一群人(24- - - - - -27]。

2.2.3。个人舒适系统(电脑)

电脑的目的是增加个人的舒适和降低能源消耗的加热和冷却系统。电脑的例子被分发,如现场冷却(28)、个人环境模块(PEM) (29日),单独控制微环境系统(ICS) [30.),和一个办公室分区系统辐射冷却板(31日]。许多作品探索技术和能源方面的个人电脑和它们对热舒适的影响(22]。

工作(32)提出了一种构建控制系统,考虑了microzones;一组算法对个人的控制设备在microzones发达,和安慰的信息来源于高级设置。

在许多研究中,多注意沟通的使用标准的组织multiarea舒适系统(33]。特别是,IPv6, 6 lowpan,蓝牙低能量(祝福),无线个域网、wi - fi、z - wave协议。控制系统、传感器和执行器的现有建筑,辅以物联网(物联网)可分为一般类“cyber-physical系统”(34,35]。

不注意研究方法来减少能源成本比舒适的条款。

居住者的行为和活动产生重大影响建筑物的能源效率,和各种研究人员已经证实了人力的作用建设操作(36]。研究的结果(37,38)显示的用户行为对能耗的影响程度取暖。

的方法确定局部控制的最有效的方法集中于人的存在和发展在39]。方法集成了多准则优化方法的仿真模型。在[40),EnergyPlus仿真平台是用来评估的影响居住者行为安慰和能源消耗。在[41),作者还提出了一个能量控制方法通过监测供热系统,以确保舒适。

一些努力旨在改善压电陶瓷都是基于仿真的效率。大而复杂的建模工具的发展和能源效率改进基于这是在伯克利实验室的构建技术和城市系统分部(美国)。他们现在已经开发和正在开发这样的产品EnergyPlus(42),Modelica建筑图书馆(43),建筑控制虚拟试验床(BCVTB) [44),通用优化程序(GenOpt®) [45),EnergyPlustoFMU(46),等EnergyPlus仿真系统是应用最广泛的。这个造型系统是其他产品的开发人员的基础。研究[47)表明,EnergyPlus可以评估居民的能源效率的行为。工作(48]介绍了模糊逻辑供热、通风和空调(HVAC)控制器和使用建筑控制虚拟试验床(44)使用测试模型EnergyPlus。结果表明,该技术减少了不舒服的数量小时50%,支出的能量是一样的。

工作(49)提出了一种系统,包括预测机制和智能加热控制算法基于人工神经网络(ANN)优化能源效率,同时考虑到居民的满意度。为此,伯克利实验室收集的数据为三年整栋建筑能耗和最终用途、空调系统的操作条件下,室内和室外环境参数,和主人计数和创建了一个数据集进行分析和机器学习50]。

自2017年以来,美国环境保护署的实现能源之星®(51)联网tcl的性能认证项目。论文的作者(52分析的结果能源之星®注册和数据显示,暖通空调系统显示稳定增加舒适和节能的趋势。此外,个别供应商的系统效率的增加是由算法和控制策略更成功。特别是,有效ASHRAE这样准则36(产品G36)控制策略的多层的操作变风量(VAV)系统分析了(53]。

上述工作的重点是集中TCL最优控制系统和静止的暖通空调设备。例如,的结构和原理AlphaBuilding ResCommunity系统中描述(54),它使用所有社区tcl的联合建模的帮助下EnergyPlus和Modelica最优控制。使用这种“重量级”系统模型需要大量的准备工作,因此,开发用户界面。

同时,应该注意的是,在许多情况下,个体提供热舒适的帮助下移动加热器和空调。安装和使用的便携式加热器的问题的观点被认为是他们的安全,能源效率和易用性。安全使用的规则中定义NFPA 1-Fire代码标准;ANSI / UL标准1278活动和墙或天棚上挂着的电加热器,等等。同时,所有的研究和标准关注单一的加热器,组移动加热器的效率并不是考虑。

然而,当使用几个便携式加热器相邻地区的前提下,存在不同的地区之间的热量流动参数,使其调整,其位置变化时,设置也必须改变。的问题提示自动调整移动集团的加热器,形成一个动态的系统,改变结构,尚未找到一种有效的解决方案。

2.3。相关的工作

的审查和分析分布式系统的协调控制是在(55]。

协调当地的最广义的方法控制系统是基于集中式(少量的LCS)和一个小距离或分层(大量的LCS或大距离)协调系统的架构(56- - - - - -58]。这样的系统被广泛使用,他们提供效率高,控制单个建筑的热状况和组。在工作(43),模型预测控制(MPC)的有效性暖通空调系统在实际办公大楼使用Modelica-based工具链进行了研究。结果表明,MPC节省大约40%的暖通空调能源现有的控制。

然而,集中式系统连接的刚性结构,很难。它使他们的应用程序对象频繁和快速变化的需求更加复杂。

一个有前途的解决这个问题的方法是使用分散式协调智能协调员在每个本地控制系统。通常,这种协调架构是使用大量的相对独立的对象,例如,在能源行业(59,60),在自主机器人和工程对象的集体61年),在自主飞行器(无人机)[62年,63年]。

分散系统是许多研究的主题。许多有趣的研究项目的结果控制协调分布式系统(CON4COORD C4C,使用首字母缩略词)的联盟在欧洲12个研究中心(5]。特性的分布式的、分散的系统重要参数的不确定性子系统的相互作用,系统的nonfully-connections和信息不完全的情况下其他子系统的状态直接连接在一个单独的子系统。

根据类型的系统,分散系统控制的任务被称为同步,分散稳定,一级协调,点对点控制64年]等。线性和非线性系统,连续和离散最优和自适应控制、鲁棒性和人工智能元素被认为是(65年]。

自适应分散控制与基于模型的协调提出了1992年由B M。墨金和被许多作者积极进一步发展,例如,在[66年]。这个假设的可用性信息本地控制器对参考模型的局部子系统的状态。

分布式优化控制的概念的国家multiarea前提提出的工作(67年]。提出了一种分布式方法优化空调可以并行的方式来实现。

尽管大量的研究工作分散协调系统的协调控制问题的状态连续multiarea分布式对象结构动态和可变需求尚未找到一个有效的解决方案。此外,协调对象的相互影响彼此很少考虑在现有的工作。

2.4。目标和问题

让我们制定我们的研究的主要条款。

本研究的对象是一个过程,分散协调当地的控制系统,以确保舒适的个人multizonal前提条件下的热环境动态变化区域的要求。

考虑上述特色的个人舒适的概念和方法的局部控制系统的协调,我们制定的目的研究的改进的热控制质量multiarea前提的动态结构的位置和连接加热器。

在这项工作中,我们提出一个新颖的方法对温度控制multiarea前提通过使用分散式协调活动加热器。这提供了系统的灵活性,即。,the ability to change the number and location of heaters without the need to change the settings of the central control system. At the same time, the characteristics of comfort and energy consumption are not inferior to systems with centralized control of stationary heaters.

研究的主要贡献是分散的概念协调本地控制系统的动态结构及其实现移动智能加热器要看更多有关憩苑()系统。质量控制的标准定义和评估。新算法提出了分散式协调。这些算法能够优化系统的操作模式时自动改变其结构和/或设置。概念的实现在移动智能加热器允许舒适,同时减少能源消耗的增加。

研究的重点如下:(我)声明的协调控制问题的状态连续multiarea前提的动态结构的位置和连接控制手段。(2)分散的协调活动的概念提出了智能加热器。(3)标准的质量控制温度舒适multizonal前提是制定。(iv)协调的基本算法和动态调整活动开发智能加热器。(v)要看更多有关憩苑的仿真系统,及其结果进行了分析。

3所示。该方法

3.1。声明的研究

在本节中,我们将制定问题定义基于区域的位置的一个例子在开放空间办公室计划,如图1。该计划显示了加热器的布局的一个片段。加热器分为“普通加热器”和“移动智能加热器”。我们建议每个移动智能加热器都配有一个协调员谁能相互通信通过wi - fi网优化智能加热器的运行除了传统热水器控制器。


图1
的一个例子在加热器位置开办公室的计划。

每个区域的舒适的温度 ,在哪里 是一个区号,使用移动设备远程设置。图中还显示了一些区域之间的联系和之间的协调人。区域之间的相互影响是“物理”就是明证的地区之间的热通量,并遵循的物理影响,信息之间的联系的协调员应提供最优控制热条件,考虑到周围的前提条件。在图1,不同的箭头表明相互影响的强度是不同的。在这种情况下,可能会有这种MSHs未连接的相互影响与其他设备。

只需要观察的要求nonsimultaneity加热器的协调程序,以避免不稳定协调的可能性。因此,分散协调过程需要更多的时间总比集中的一个。可以减少分散协调时间如果只有那些有重大影响的区域相互考虑在每一个步骤的协调。我们将称之为原则”原则的短程行动。”

因此,协调的任务是找到这样一个理想的状态向量(温度)的集合 ,提供的最小偏差的状态对象从一个给定的函数 同时考虑到节约能源。因此,我们可以制定协调解决的优化问题与优先级优化和约束或优化: 在哪里 是该地区号码控制区域内的前提 ; 是区域的设置数字的前提; 所需的函数的时域变化 - - - - - -th multiarea前提的区域状态; 是真正的状态 - - - - - -区域在一段时间 ; 平均平方偏差的温度控制区域的前提 从预设温度; 能源消费在吗 - - - - - -要看更多有关憩苑th; 是一个最大容许能量消耗; 是一个最大允许温度偏差; 领域是最重要的因素; 的优先级是舒适和能源消耗; 是优化的时间间隔。

在前面的作品的作者68年- - - - - -71年),研究和开发的原则在分布式cyber-physical系统分散协调控制工艺流程。特别是,在69年),一个模型的分布式技术对象的交互控制区域。协调器的结构,提出了在工作68年]。每个协调包含以下模块:(我)对象模型;(2)接口模块;(3)评估不确定参数模块;(iv)聚类模块;(v)预测模块;(vi)标准优化模块;(七)控制模块的顺序协调;(八)参数设置模块;(第九)wi - fi网通信模块。

要看更多有关憩苑的提到的模块协调员必须满足以下几个要求:(1)易于软件和技术实现。所需的软件和额外的控制器实现模块不应该提到显著增加加热器的成本。(2)高速调整和协调算法。尽管热过程的惯性在生活和工作的前提,调整和协调过程必须发生足够迅速地提供所需的安慰在主人的前提。额外要求相关动态流动的加热器;改变他们的相互位置,来打开/关闭导致的变化协调的结构系统和需要额外的调整。(3)完全自动化。要看更多有关憩苑用户采购不应该执行任何复杂的系统设置程序。这就足以开始协调从智能手机的设置过程,设定所需温度,并选择协调标准的类型(1),连接模块和调整模块另外包括协调员。

3.2。协调和动态调整的基本算法

第一个要求,“方便软件和技术实现,”是由分散的协调。这是主要的区别和优势相比,智能家居系统。分散协调不需要存在一个中央控制器和程序的实现改变其软件和/或硬件配置时改变加热器的数量或位置。

增加的距离 的控制点 从一个给定的地区的移动智能加热器,控制减少的影响。因此,与分散的协调,各协调员应只考虑那些控制在其周围(图元素2)即。,the cluster, whose boundaries are determined by the clustering module.


图2
确定加热器 - - - - - -环境。

在著名的作品中,各种模型用于模拟热过程在前提72年),这是基于热力学定律和某些简化由于前提加热过程的特点。确定的集合元素的环境中,我们使用的模型对象(69年]。这个模型是基于方程的热能量转移从一个物体的温度 与温度对象 : 在哪里 是传热系数; 热容,汉堡的输运方程已知的解决方案。关于时间和传输方程是一阶二阶空间坐标。特别是,一个瞬时点对一个元素的影响 传播到元素吗 根据这个公式

如果 周围的一个重要因素 - - - - - -th区域 ,我们将考虑要看更多有关憩苑的一组满足条件。 在哪里 ; 给定的状态吗 - - - - - -th区域; 的状态吗 - - - - - -th周边地区指定的协调人; 从指定区域的距离吗 - - - - - -th周边地区; 热传播常数; 是热传播时间常数。

很难使用条件(4)分散的协调,这就要求每一个协调员要看更多有关憩苑的状态信息。这对大型分布式multiarea前提几乎是不可能的。因此,提出了引入一个评估函数来确定要看更多有关憩苑的集合, - - - - - -要看更多有关憩苑th应该协调。

当选择一个评估函数,我们应该使用以下注意事项:(1)如果指定的状态函数 在分布式对象和控制均匀,然后控制函数满足最优性条件 。因此,从(4)的半径 - - - - - -区域可以估计未来的方式:(2)继电器加热器的异步工作的控制器 (3)对于继电器加热器控制器同步工作

的分析功能 最大显示达到最大 。让替代 成条件(5),获得

这种情况下在实践中无法实施,因为它假定一个完美统一,无限与无限数量的控制和分布式对象之间一个无限小的距离。然而,它可以被认为是一个极限情况测试协调算法和一定近似的实际问题。(1)如果 ,然后更遥远的元素可以额外做出重大贡献的状态被认为是区域。这些额外增加的 - - - - - -区域

我们得到的替换 。特别是边界条件(环境)的状态是这样考虑的。

算法来确定 要看更多有关憩苑的, - - - - - -th元素必须协调工作。基于模型的算法,解决问题的热量分布multiarea前提没有分区如图3。算法涉及转换区域号码在空间坐标,计算区域之间的距离,和相互影响系数的计算领域取决于它们之间的距离。


图3
聚类算法multiarea前提没有分区。

要看更多有关憩苑的算法来确定一组在任何前提基于影响测试的过程如图4。要看更多有关憩苑在第一次接通,舒适温度的改变设置,或要看更多有关憩苑的改变位置,测试过程开始。协调器将消息发送给其他要看更多有关憩苑的协调人,他们注册地区温度。要看更多有关憩苑5加热周期后的继电器,新消息发送。之后,温度的相关分析和协调参数的计算。由于热量流动与温差成正比,相关函数计算 ,在哪里 温度分散 - - - - - -加热器。


图4
要看更多有关憩苑的算法来确定一组基于影响测试的过程。

4所示。实验和结果

确定协调参数的算法Scilab的模型系统上进行了研究。我们已经开发出一种库的模块(加里)Scilab造型系统分布式控制系统。图5显示了仿真模块库的一部分,multiarea中的温度控制协调模型的前提。要看更多有关憩苑这个模型包含9区,每个都有自己的温度控制继电器开关周期。随机干扰的影响(打开/关闭门,窗等)模拟了发电机的随机事件。模拟的结果参数测试的过程如图所示6。


图5
仿真模块库和温度协调控制模型。
(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图6
仿真过程的参数测试的结果。

结果(a)和(b)几乎是相同的,虽然结果(b)获得的随机效应情况下的10倍)。这证实了相关方法的抗干涉确定协调参数。

结果(c)是不同的。他们获得给定的随机值区域的温度范围(20°C-24°C),但是结果(a)和(b)在同一组温度在所有领域:22°C。

然而,所有结果保留特征,使我们能够确定以下的参数协调:(1)的时间常数 要看更多有关憩苑的散热的另一个领域。仿真结果表明,该相关函数具有一定的周期性。这是由于数字仿真的特点,要看更多有关憩苑的切换频率在不同地区有一个共同的分频器(2−米,在那里米是一个二进制数的位深度)。相关函数的第一个最大的位置在第一期对应于时间常数 。(2)热通量的影响系数 要看更多有关憩苑的在 - - - - - -区域的状态 - - - - - -区域。让我们确定回归系数的公式 ,在哪里 要看更多有关憩苑的热通量吗 - - - - - -区域分散。如果要看更多有关憩苑的继电器操作的时间 - - - - - -th面积 ,和时间花在“上” ,然后 ,在哪里 要看更多有关憩苑的力量在吗 - - - - - -区域。因此,传播是恒定的 。(3)房间的热容 ,在哪里 加热器的热容; 加热器的温度; 是空气温度; 系数是考虑加热器的设计参数(与空气接触面积的加热器,加热器的表面附近的气流速度等); 系数是考虑空气参数(比热容和热导率取决于压力在给定的温度和湿度)。

协调和执行的多个加热器可以调整的参数在不同的序列。提到的,只需要观察的要求协调程序的nonsimultaneity加热器位于相同的 - - - - - -区域协调,避免不稳定的可能性。为此,有必要选择连接的子图 - - - - - -面积图和解决问题在每个子图遍历所有的顶点。同时,可以使用广度优先搜索算法,如小的算法,显得一本正经的算法,等。控制本地系统协调的顺序,我们使用波法。波法可以同步或异步。同步的方法是实现通过使用同步脉冲的波发生器。异步算法是实现通过一个令牌(70年]。要看更多有关憩苑的协调员执行的确定最优控制考虑它将如何影响整个 - - - - - -环境。为了避免不稳定协调的可能性由于局部和全局优化之间的冲突,我们修改了李(1961)和波算法引入了一个影响因素

因此,标准 当地协调

考虑到模型(69年),我们可以写 在哪里 相当于传输系统的传递函数系数{ - - - - - -要看更多有关憩苑th, - - - - - -th区域}[69年]。自热对象是线性的 。显然,在监管机构的存在 , ,和 。积分函数的形式在这种情况下如图7。


图7
被积函数的函数。

图7显示被积函数函数绑定,积极明确,往往渐近零,因此集成。因此,标准(11)可能总是计算。

依赖性的形式 在参数 (一)和 (b)在图所示8。图表显示,依赖 对于所有参数值是光滑的,在一个极端,因此可以找到最低标准梯度法。

(一)
(一)
(b)
(b)
图8
依赖的标准参数。

当地协调员的Scilab超块系统的三个要素 - - - - - -区域如图9。协调员协调搜索参数 为 - - - - - -th元素通过寻找最低的协调标准(11梯度法)。


图9
超块当地协调员。

协调器的通信参数模型指定的标准(11)是给定的表1。

表1
对应的符号分析和仿真模型。

波通过系统协调,协调的组件参数向量 按顺序改变改善协调标准。波协调算法的收敛性和稳定性取决于指数衰减指数的比值 和协调系数。 。

4.1。舒适的估计

虽然舒适是一个复杂的概念,我们只计算它的一个组件,热舒适。指出热舒适的定义是“一种精神状态,表示满意的热环境和评估主观评价”(73年]。multiarea前提,在每个区域所需的热环境是由一个给定的温度分布。方法基于预测均值的估计人体热舒适投票(PMV)于1970年提出,扩展在工作74年]。在PMV的舒适度指数取决于self-thermoregulation居住者的能源消耗。在我们的工作中,我们使用常量和近似这种依赖的PMV模型一个指数函数: 在哪里 的温度是最大的安慰。

一般在multiarea舒适度的前提: 在哪里 的许多领域multiarea前提, 是该地区号码。

4.2。能源消耗的估计

MSH中继系统的自动控制。的方法估计能源消耗在静止和瞬态模式multiarea前提提出的热控制系统(71年]。

4.3。协调的估计

许多来源认为“协调指数”的概念相对的协调和混乱。所以,有两种理解协调的指标:(1)的定性特征的活动企业的协调,项目执行人,等;(2)作为一个定量的特征空间位置(概念的起源的“坐标”分子化学过程或机械设备和结构)的元素。

我们可以假设系统的状态变化完全混乱的充分协调过程中协调。

最近,混乱的过程越来越引起研究者的注意(75年]。在他们的作品中,不同的名称给这种现象,如动态混乱,确定性的混乱,和完整的混乱。一个混乱的过程的特征是他们的不可预测性。“确定性混沌”这个名字是用来强调许多动态对象的集体行为,每一个都是确定性的,变得不可预测的一定数量的他们和一个刚性的非线性模型,产生的不稳定行为预测算法。

混沌理论识别系统的属性,它可以是混乱的过程(76年]:(1)它必须是对初始条件敏感。对初始条件的敏感性意味着初始条件的微小变化会导致系统的状态将发生重大变革。这是典型的刚性系统模型。室内温度控制系统具有足够大的传播常数可以成为非最小相位,所以它的模型是刚性的。(2)它一定拓扑混合的财产。拓扑混合意味着这样的扩张计划的系统,它的一个地区,在某一阶段的扩张,是叠加在其他区域。而的半径 - - - - - -元素的面积扩大和增加元素的状态参数,系统对应于拓扑混合的状态。(3)它必须是非线性的。根据Poincare-Bendixson定理(77年),连续动态系统在飞机上不能混乱。一个离散动力系统可以表现出混沌行为即使在一维空间。

评估潜在的协调系统,我们引入规范的概念和衡量协调/混乱。米尺如图10,完整的混乱和完整的协调形式的边界值的范围指数的协调。


图10
协调的规模。

然而,使用指数作为一个评估的一致性协调控制子系统的分布式系统元素几乎是不存在的。一个例外是利用李雅普诺夫指数描述动态系统的混沌运动(77年]。然而,对于分布式环境控制系统,这个索引是不方便,因为这样的系统,继电器和逻辑条件的存在,不可能由一个微分方程组表示,即使的特征元素的线性化。

让我们用逆规范化RMSE系统状态向量的协调指数的估计。如果减少误差 ,在哪里 之间的最大距离度量是系统的状态向量(状态向量的值的范围 ),然后协调指数: 在哪里 是一个研究的时间间隔。自偏差RMSE值不能超出了可能的范围值的状态向量, 。

这使我们能够确定哪些指标系统它属于以下三个类型:(1)确定性系统 ;(2)对于混沌系统吸引子 ;(3)随机系统 在哪里 要看更多有关憩苑调节器的传递函数。

减少协调的来源进行了分析(69年]。周期波的情况下协调,表达(9)成为以下形式:

要看更多有关憩苑的有效性研究了协调Scilab系统和模型EnergyPlus系统。的进化系统的状态切换的实现平稳性如图11(图11(一个)显示给定的温度函数 ;图11 (b)显示了国家第一个周期后的模拟;图11 (c)显示了在模拟过程的中间状态;和图11 (d)显示了状态的仿真过程)。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图11
进化的一个对象, 。

比较系统的效率和结果9区域协调和没有根据不同的造型系统建模的结果如表所示2和3。该计划的前提,要看更多有关憩苑的位置如图12。要看更多有关憩苑的稳定因素监管者是25。指标给出相对单位。作为一个基础,我们花了EnergyPlus仿真结果不协调的舒适温度在各领域 和外部影响(环境温度) ,即。,the ratios of the scatter of external influence on the area to the power of MSH are 和 。模拟数据EnergyPlus系统作为数据集来调整Scilab的参数模型。

表2
结果比较系统的有效性和在外部温度的影响和不协调
表3
比较系统的效率和结果和不协调。

图12
要看更多有关憩苑的位置计划的前提。

学习时的依赖特征的舒适温度,舒适温度的分布区域生成在以下方式:(1)随机分布由区域大小和数量没有排序;(2)随机值按地区向一个方向;(3)随机值按区域从中心到两边。

表3显示了所有研究的平均结果。

要看更多有关憩苑的结果比较的效率系统显示安慰平均增加3%,而能源消耗减少1.5%。

系统的仿真结果16元素集中协调控制,分散协调,没有它在图所示13。


图13
比较集中和分散协调的结果。

分散的协调进行了周期性。从图可以看出,每个周期的值则逐渐接近全局最优,保证的集中协调。的速度取决于大小的方法 - - - - - -面积和参数 。

5。讨论

确保个人条件的热舒适是一个艰巨的任务的各个区域之间的相互影响多层的前提。任务是进一步复杂化频繁设置舒适参数的变化。通常,这个问题已经解决了与可移动的暖气和空调的帮助。然而,你必须重新配置加热器在各领域毗邻舒适环境的变化在一个区域或可移动的移动设备在一个区域。

分散协调本地控制系统的概念提出一个动态结构及其实现的移动智能加热器要看更多有关憩苑()系统的协调和自动检测算法组相邻区域可以简化这个问题的解决方案,提高系统的效率。

这种方法不同于现有方法分散控制的分布式系统提供个人在房间热舒适。最近,区块链技术已经被用于构建分散系统(78年];然而,这项技术仅涉及分散的数据收集、存储、和初级加工,而最优协调集中执行。要看更多有关憩苑的主要优势和分散协调是自主生产和使用的可能性在一个无限量的前提,没有多少努力重新配置系统。

在我们的工作中,我们还没有进行全面的实验,但实验仿真模型。要看更多有关憩苑这是由于缺乏系列,目前先进的发展阶段。田间试验计划为下一阶段的工作。仿真实验,作者开发了一种专门的调色板(库)的典型街区Scilab平台。获得的数据集的问题建立模型解决了使用EnergyPlus建筑热过程模拟系统,由美国能源部建议在实践中完善和测试。模型由作者开发的图书馆是一个很好的补充EnergyPlus系统自动控制的任务流程,以确保个人热舒适。

的系统模型进行了研究和优化标准中描述的人物7和8确认实现最佳全球安慰的可能性。然而,调整系统设置的过程时改变其配置有一定的局限性。作者使用了相关的数据处理方法的影响下外部随机影响。这需要积累一些最小数据集。数值实验表明,6周期的操作要看更多有关憩苑的继电器控制是充分的。然而,对于内部区域和小舒适区域的温度差异,这些6周期可能需要很长时间。在这段时间里,新系统配置可能发生的变化,配置过程不能完成。同时,这一事实要看更多有关憩苑的结果比较系统使用效率仿真模型显示安慰平均增加3%,而能源消耗减少1.5%表明发展是有前途的。

6。结论

与当地控制大量的相互影响的对象,问题的协调本地控制系统达到最佳的整体效果。如果系统的结构(控制对象的数量和交互的参数)可以改变频繁,然后设置/培训的过程集中协调员将无法令人接受的大部分动作时间和需要大量的资源。在这部作品中,使用分散的协调提出了解决这一问题。作为研究的基本任务分散协调控制对象的相互影响,稳定舒适的温度是在多层的房间使用移动式加热器。提供个人热舒适是一个重要的问题。特别是,有许多multiarea前提和相互冲突的需求舒适的栖息地。这个问题可以解决的帮助下移动加热器和空调。然而,地区之间热量流动的存在不同的指定参数难以调整移动加热器。提高热控制的质量在multiarea前提与移动式加热器的位置的动态结构,我们提出了移动智能加热器的概念。要看更多有关憩苑的一组相互影响和交换信息形成了一个结构变化的动态系统,因为要看更多有关憩苑开/关或移动一个切换到另一个区域系统中变化的相互影响和关系。 The criteria for control quality are defined and evaluated. The proposed decentralized coordination algorithms make it possible to optimize the operating modes of the system automatically when its structure and/or settings are changed. Simulation of the system is performed with the use of a worked-out modelling library in Scilab. The results of comparing the MSH system’s efficiency show an increase in comfort while reducing energy consumption. The study has shown the promise of using decentralized coordination to control a system of interacting objects with a variable structure.

进一步的研究计划调查的稳定性和动力学系统的分散协调控制的交互对象变量结构,特别是要看更多有关憩苑的系统,考虑到静止的舒适设备的操作模式的变化和热量流动的影响人们和设备的前提。

数据可用性

大多数数据包含在这篇文章。所有的数据可以从第一作者。

知情同意是获得所有受试者参与这项研究。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。