Automatic control of the heat supply of public buildings using a combination of neural networks and PID control

Abstract

The aim of this study is to develop a method for improving temperature control in an administrative and public building.Multi-story administrative and public buildings connected to a districtheating system were chosen as the subjectsof the study.The subject of the study is the heating system of an individual building.To achieve this goal, heating system operation was modeled, including using a physical model on a test site.The analysis was conducted by comparing actual temperatures with their calculated values and those established by a temperature chart.The tasks of modelingthe operation of the heating system were solved, including in a physical model at the test site. The analysis of the actual operating parameters was carried out by comparing them with the calculated values and the values set by the temperature schedule. To evaluate energy efficiencyand adjust the parameters of automatic control, the authors developeda mathematical model of the object heating system building. It is proposed to supplement the traditional algorithm of automatic PIDregulation by taking intoaccount the building temperature parameter determined using a neural network. In this case, the maximum approximation of the controlled parameter value to the target value is achieved. The most important result is to improve the quality of temperature control in the building using a neural network to determine the representativecoefficients of various rooms. The significance of the obtained scientific results lies in the fact that due to the use of a neural network, the probability of deviation of themain technological parameter during transients is reduced, which increases the adaptability of regulation.

Scopul acestei lucrări este de a dezvolta o modalitate eficientă din punct de vedere energetic pentru a îmbunătăți calitatea controlului temperaturii într-o clădire.Ca obiect al studiului au fost selectați marii consumatori de căldură ai sistemului de încălzire centralizată, precum și modele fizice ale amplasamentului de testare creat.Subiectul studiului îl reprezintă parametrii reali de funcționare ai sistemelor de încălzire în punctele de încălzire cu reglare automată.Sarcinile de modelare a funcționării sistemului de încălzire au fost rezolvate, inclusiv într-un model fizic la amplasamentul de testare.Analiza parametrilor reali de funcționare a fost efectuată prin compararea acestora cu valorile calculate și valorile stabilite de programul de temperatură.Pentru a evalua eficiența energetică și a ajusta parametrii controlului automat, autorii au dezvoltat un model matematic „sistem de încălzire -clădire”.Se propune completarea algoritmului tradițional de reglare PID automată prin luarea în considerare a parametrului de temperatură al clădirii determinat folosind o rețea neuronală.În acest caz, se obține aproximarea maximă a valorii parametrului controlat la valoarea țintă.Cel mai important rezultat este îmbunătățireacalității controlului temperaturii în clădire folosind o rețea neuronală pentru a determina coeficienții de reprezentativitate ai diferitelor încăperi.Semnificația rezultatelor științifice obținute constă în faptul că, datorită utilizării unei rețele neuronale, probabilitatea deviației principalului parametru tehnologic în timpul tranzițiilor este redusă, ceea ce crește adaptabilitatea reglării.

Целью данной работы является разработка способаповышения качества регулирования температуры в административно-общественном здании.В качестве объекта исследования выбраны административно-общественныемногоэтажные здания, подключенные к системецентрализованного теплоснабжения. Предметом исследования является систематеплоснабжения отдельногоздания. Для достижения поставленной цели: были решены задачипо моделированиюработы системы отопления, в том числе в физической модели на испытательном полигоне. Анализ проводился методом сравненияфактических температурс их расчетными значениями и значениями, установленными температурным графиком. Для оценки качества регулированияи проверки корректности работырегулятора,была разработана математическая модель объекта управления«система отопления-здание». В частности, она позволила оценить скорректированное значение температуры прямой сетевой воды, которая должна поступатьв систему отопленияпри текущих температурных условиях и заданном температурном графике.Анализ температуры прямой сетевой воды и температур в представительных помещениях(ПП)здания,полученных наматематической моделипри ПИД-регулировании, выявил необходимость коррекцииалгоритма регулирования. Для решения обозначенной проблемы предложено дополнить алгоритм ПИД-регулированияучетом параметрасредней температуры в здании, полученногос использованием нейронной сети.При этом достигается наилучшее приближение величины регулируемого параметра к целевому значению. Наиболее важным результатом являетсяповышение качестварегулирования САУ среднейтемпературы в здании с использованием регулятора, имеющего в своем составе нейронную сеть и ПИД-регулятор. Значимость полученныхнаучныхрезультатовсостоит втом, что благодаря использованию нейронной сети для определения коррекции коэффициентов представительности помещений, снижается величинаотклонения температуры ППво времяпереходных процессовпри действии возмущений в виде теплопоступлений в отдельные помещения, что обеспечивает повышение качестварегулирования.