本發(fā)明涉及制冷系統(tǒng)控制，特別涉及一種制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法及系統(tǒng)、介質(zhì)、終端。
背景技術(shù)：
1、制冷系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)及生活領(lǐng)域，其核心功能是維持低溫環(huán)境。傳統(tǒng)控制方法以pid（比例－積分－微分）控制為主，通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)或風(fēng)機(jī)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)溫度穩(wěn)定。然而，由于制冷系統(tǒng)具有復(fù)雜的多物理場(chǎng)耦合特性，包括熱場(chǎng)、質(zhì)場(chǎng)和動(dòng)場(chǎng)等，各物理場(chǎng)之間的動(dòng)態(tài)耦合作用增加了系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性，使傳統(tǒng)pid控制方法在非線性和動(dòng)態(tài)變化工況下難以滿足快速響應(yīng)和高效控制的需求。
2、而在現(xiàn)有的改進(jìn)方案中，元啟發(fā)式算法通過(guò)全局搜索優(yōu)化參數(shù)，但其計(jì)算量大、響應(yīng)速度慢，其在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用受到限制。此外，這類算法在與現(xiàn)有控制方法協(xié)同時(shí)存在難題，缺乏實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整和精細(xì)控制的能力，尤其是在系統(tǒng)運(yùn)行條件快速變化的情況下，表現(xiàn)不佳。
3、因此，如何改進(jìn)控制技術(shù)以提高制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)能力以及動(dòng)態(tài)調(diào)整能力成為當(dāng)前制冷系統(tǒng)控制中的關(guān)鍵問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中制冷系統(tǒng)的控制技術(shù)存在的至少一個(gè)不足，本發(fā)明提供一種制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法，以提高制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)能力和動(dòng)態(tài)調(diào)整能力。
2、第一方面，本發(fā)明提供的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法，包括以下步驟：
3、實(shí)時(shí)獲取制冷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)；
4、基于構(gòu)建并初始化的物理預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)所述制冷系統(tǒng)的溫度和能效；
5、基于構(gòu)建并初始化的元啟發(fā)式算法，對(duì)所述運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)和預(yù)測(cè)的溫度、能效進(jìn)行全局優(yōu)化，以生成優(yōu)化控制參數(shù)；
6、利用pid控制器根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)生成實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)指令；
7、融合優(yōu)化控制參數(shù)和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)指令以生成動(dòng)態(tài)協(xié)同控制信號(hào)，將所述動(dòng)態(tài)協(xié)同控制信號(hào)作為制冷系統(tǒng)的輸出控制信號(hào)。
8、在一些實(shí)施例中，所述元啟發(fā)式算法采用hho、woa、gwo中的一種。
9、在一些實(shí)施例中，基于所述物理預(yù)設(shè)模型預(yù)測(cè)所述制冷系統(tǒng)的溫度的公式為：
10、
11、式中，為所預(yù)測(cè)的下一時(shí)刻溫度，為當(dāng)前時(shí)刻溫度，為系統(tǒng)的輸入，為環(huán)境變化參數(shù)。
12、在一些實(shí)施例中，當(dāng)所述元啟發(fā)式算法采用hho算法，所述hho算法的適應(yīng)度函數(shù)結(jié)合能效、溫度的公式為：
13、
14、式中，、、分別為權(quán)重系數(shù)，為預(yù)測(cè)的能效，響應(yīng)時(shí)間，為預(yù)測(cè)的溫度，為目標(biāo)溫度。
15、在一些實(shí)施例中，當(dāng)所述元啟發(fā)式算法采用hho算法時(shí)，所述hho算法通過(guò)探索階段和開發(fā)階段的切換對(duì)種群進(jìn)行位置更新，所述位置更新的公式為：
16、
17、式中，為當(dāng)前種群個(gè)體的新位置，為種群個(gè)體的當(dāng)前位置，為局部最優(yōu)解的位置，為全局最優(yōu)解的位置，、為控制探索階段和開發(fā)階段的權(quán)重系數(shù)；
18、所述hho算法還通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整逃逸能量來(lái)控制探索階段和開發(fā)階段的平衡；動(dòng)態(tài)調(diào)整逃逸能量的公式為：
19、
20、式中，為當(dāng)前逃逸能量，為初始逃逸能量，為當(dāng)前迭代次數(shù)，為最大迭代次數(shù)。
21、在一些實(shí)施例中，對(duì)所述運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)和預(yù)測(cè)的溫度、能效進(jìn)行全局優(yōu)化，以生成優(yōu)化控制參數(shù)的公式為：
22、
23、式中，為基于系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的誤差度量，為基于所述物理預(yù)測(cè)模型的約束函數(shù)，為平衡系數(shù)。
24、在一些實(shí)施例中，融合優(yōu)化控制參數(shù)和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)指令以生成動(dòng)態(tài)協(xié)同控制信號(hào)的公式為：
25、
26、式中，為最終輸出的動(dòng)態(tài)協(xié)同控制信號(hào)，為pid控制器的輸出信號(hào)，，為所述物理預(yù)測(cè)模型中預(yù)測(cè)溫度與目標(biāo)溫度之間的誤差值，、、為加權(quán)系數(shù)。
27、第二方面，本發(fā)明還提供一種制冷系統(tǒng)協(xié)同控制系統(tǒng)，包括：
28、參數(shù)獲取模塊，用于實(shí)時(shí)獲取制冷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)；
29、物理預(yù)測(cè)模塊，用于基于構(gòu)建并初始化的物理預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)所述制冷系統(tǒng)的溫度和能效；
30、元啟發(fā)式優(yōu)化模塊，用于基于構(gòu)建并初始化的元啟發(fā)式算法，對(duì)所述運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)和預(yù)測(cè)的溫度、能效進(jìn)行全局優(yōu)化，以生成優(yōu)化控制參數(shù)；
31、pid控制模塊，利用pid控制器根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)生成實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)指令；
32、動(dòng)態(tài)協(xié)同模塊，用于融合優(yōu)化控制參數(shù)和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)指令以生成動(dòng)態(tài)協(xié)同控制信號(hào)，將所述動(dòng)態(tài)協(xié)同控制信號(hào)作為制冷系統(tǒng)的輸出控制信號(hào)。
33、第三方面，本發(fā)明還提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)為非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)或非瞬態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行上述第一方面任一實(shí)施例所述的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法。
34、第四方面，本發(fā)明還提供一種終端，其特征在于：包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有能夠在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器運(yùn)算所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)執(zhí)行上述第一方面任一實(shí)施例所述的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法。
35、基于上述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法通過(guò)物理預(yù)測(cè)模型、元啟發(fā)式算法以及pid控制的協(xié)同優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)控制中響應(yīng)慢、能效低、適應(yīng)性差等問(wèn)題。不僅能夠降低計(jì)算負(fù)擔(dān)、提高實(shí)時(shí)性，還能適應(yīng)于復(fù)雜多物理場(chǎng)耦合場(chǎng)景的高精度控制，顯著提升制冷系統(tǒng)的能效、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和多工況適應(yīng)性。
36、本發(fā)明的其它特征和有益效果將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他有益效果可通過(guò)在說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
1.一種制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于：所述元啟發(fā)式算法采用hho、woa、gwo中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于：基于所述物理預(yù)設(shè)模型預(yù)測(cè)所述制冷系統(tǒng)的溫度的公式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于：所述元啟發(fā)式算法的適應(yīng)度函數(shù)結(jié)合能效、溫度的公式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于：當(dāng)所述元啟發(fā)式算法采用hho算法時(shí)，所述hho算法通過(guò)探索階段和開發(fā)階段的切換對(duì)種群進(jìn)行位置更新，所述位置更新的公式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于，對(duì)所述運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)和預(yù)測(cè)的溫度、能效進(jìn)行全局優(yōu)化，以生成優(yōu)化控制參數(shù)的公式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于，融合優(yōu)化控制參數(shù)和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)指令以生成動(dòng)態(tài)協(xié)同控制信號(hào)的公式為：
8.一種制冷系統(tǒng)協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
9.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于：所述存儲(chǔ)介質(zhì)為非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)或非瞬態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法。
10.一種終端，其特征在于：包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有能夠在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器運(yùn)算所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制冷系統(tǒng)協(xié)同控制方法。