基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱力站供熱過(guò)程預(yù)測(cè)控制研究.pdf

1、我國(guó)三北地區(qū)采暖能耗占全社會(huì)能耗的27.2％，供熱不但能耗大，而且效率低，單位面積采暖能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的3~4倍，為落實(shí)國(guó)家節(jié)能政策，研究供熱節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)意義重大。本文以“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目“建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(項(xiàng)目編號(hào)：2006BAJ01A04)和黑龍江省科技攻關(guān)項(xiàng)目“基于LonWorks技術(shù)和預(yù)測(cè)控制的供熱FCS研究”(項(xiàng)目編號(hào)：GC04A104)為課題背景，研究供熱節(jié)能控制策略和開(kāi)發(fā)供熱節(jié)能監(jiān)控裝置。研究中面

2、臨的問(wèn)題是：必須以節(jié)能為目標(biāo)，但同時(shí)也要保證優(yōu)質(zhì)供熱；供熱過(guò)程是一復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)對(duì)象；在采用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，要降低產(chǎn)品的成本。
　　精確的數(shù)學(xué)模型是供熱系統(tǒng)分析與控制的重要依據(jù)。將供熱過(guò)程動(dòng)態(tài)分解為確定部分和隨機(jī)部分，分別建立這兩部分模型：通過(guò)機(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)建模法相結(jié)合求取確定部分的模型，用ARIMA模型擬合供熱過(guò)程模型的隨機(jī)部分。供熱過(guò)程建模為供熱質(zhì)調(diào)量調(diào)解耦和預(yù)測(cè)控制研究的基礎(chǔ)。
　　供熱負(fù)荷預(yù)報(bào)為供熱節(jié)能提供依據(jù)。針對(duì)供

3、熱負(fù)荷具有的非平穩(wěn)、非線性、時(shí)滯等特性，應(yīng)用時(shí)間序列、最大熵、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多種方法對(duì)供熱負(fù)荷進(jìn)行預(yù)報(bào)。其中用時(shí)間序列法對(duì)平穩(wěn)化處理的隨機(jī)序列進(jìn)行預(yù)報(bào)，用最大熵法對(duì)非平穩(wěn)隨機(jī)序列進(jìn)行預(yù)報(bào)，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)非線性負(fù)荷序列進(jìn)行預(yù)報(bào)。為了進(jìn)一步提高預(yù)報(bào)精度，將交叉預(yù)報(bào)思想引入供熱負(fù)荷預(yù)報(bào)中，即用縱向預(yù)報(bào)跟蹤用戶對(duì)負(fù)荷的需求，用橫向預(yù)報(bào)跟蹤天氣的變化，然后對(duì)縱向和橫向預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)交叉。通過(guò)仿真分析、比較各方法的性能。
　　供熱系統(tǒng)質(zhì)調(diào)、

4、量調(diào)通道間存在耦合。給出耦合程度判定方法，對(duì)供熱耦合模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)耦合程度分析。分別采用傳統(tǒng)解耦方法和時(shí)滯遞歸RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦方法，將耦合系統(tǒng)解耦成兩個(gè)相互無(wú)干擾的單入單出系統(tǒng)。其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦法采用改進(jìn)的假近鄰法預(yù)估神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入維數(shù)，解決時(shí)間序列維數(shù)確定困難的問(wèn)題，通過(guò)仿真驗(yàn)證其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。
　　鑒于預(yù)測(cè)控制算法能適應(yīng)供熱過(guò)程非線性、時(shí)變、時(shí)滯、不確定等特性，采用預(yù)測(cè)控制對(duì)供熱過(guò)程質(zhì)調(diào)通道進(jìn)行控制。對(duì)傳統(tǒng)預(yù)測(cè)控制方法

5、DMC和GPC算法進(jìn)行了改進(jìn)：用DMC模型簡(jiǎn)化和預(yù)報(bào)誤差校正結(jié)合的方法減少計(jì)算量，提高實(shí)時(shí)性，并解決模型失配問(wèn)題；對(duì)隱式自適應(yīng)廣義預(yù)測(cè)控制研究，給出改進(jìn)的辨識(shí)和控制算法，以滿足實(shí)時(shí)性要求。進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制方法的研究，設(shè)計(jì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)控制器，給出其偏差控制算法和控制律求解算法。通過(guò)仿真驗(yàn)證上述幾種算法的有效性。
　　最后進(jìn)行工程應(yīng)用研究，給出基于GPRS和PLC技術(shù)的供熱監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，研發(fā)熱力站節(jié)能監(jiān)控裝置的軟件和硬件