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专利号: 2021105953795
申请人: 西安建筑科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 供热;炉灶;通风
更新日期:2024-08-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种冷冻水循环系统控制优化方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、将冷冻水循环系统中的冷冻水节能优化问题作为抗原;

步骤2、通过抗原识别,将冷冻水供水温度作为抗体,分别通过随机和固定步长方式,生成初始抗体种群A和初始抗体种群B;

步骤3、采用并行人工免疫算法对初始抗体种群A和初始抗体种群B进行寻优,得到下一代抗体种群A和下一代抗体种群B;

步骤4、采用移民算子对下一代抗体种群A和下一代抗体种群B进进行种群间个体交换,得到新抗体种群A和新抗体种群B;

步骤5、将新抗体种群A和新抗体种群B进行独立运行;

步骤6、判断是否满足终止条件,若不满足,则返回步骤4;若满足,则输出最优解,即最优的冷冻水供水温度;

步骤7、根据最优的冷冻水供水温度,计算得到冷冻水循环系统功耗最小情况下的冷冻水泵的开启台数和转速比,得到所述的冷冻水循环系统控制优化结果。

2.根据权利要求1所述的一种冷冻水循环系统控制优化方法,其特征在于,步骤2中,通过随机方式生成初始抗体种群A的过程,具体为:在抗体可行解空间采用随机方式生成若干冷冻水供水温度初始解,即得到初始抗体种群A;

通过固定步长方式生成初始抗体种群B的过程,具体为:将最低冷冻水供水温度作为初始值;将温差设定为常数,作为固定步长;在冷冻水供水温度约束范围内,均匀生成若干个冷冻水供水温度设定值,即得到初始抗体种群B。

3.根据权利要求1所述的一种冷冻水循环系统控制优化方法,其特征在于,采用并行人工免疫算法,分别对初始抗体种群A和初始抗体种群B进行寻优,得到当前抗体种群A和当前抗体种群B的过程,具体如下:

步骤31、将冷冻水循环系统的总功耗作为抗原与抗体的亲和度,分别对初始抗体种群A和初始抗体种群B的个体进行亲和度计算,并按亲和度大小进行升序排列;分别选择初始抗体种群A和初始抗体种群B中亲和度前N个抗体,组成临时抗体种群A和临时抗体种群B;

步骤32、分别对临时抗体种群A和临时抗体种群B的个体进行免疫进化,得到免疫进化抗体种群A和免疫进化抗体种群B;

步骤33、将临时抗体种群A与免疫进化抗体种群A,并按亲和度大小升序排列,选择亲和度满足设定阈值的若干抗体,形成下一代抗体种群A;将临时抗体种群B与免疫进化抗体种群B,并按亲和度大小升序排列,选择亲和度满足设定阈值的若干抗体,形成下一代抗体种群B。

4.根据权利要求1所述的一种冷冻水循环系统控制优化方法,其特征在于,步骤31中,冷冻水循环系统的总功耗P的表达式为:

2 2

Pchiller,i=c1+c2(Tcwr‑Tchws)+c3(Tcwr‑Tchws) +c4(Tcwr‑Tchws)Qe+c5Qe+c6Qe

2 2 3 3

Pchillerpump,j=a0+a1·w·Q0+a2·w·Q0+a3·w·Q0其中,Pchiller,i为第i台冷水机组的功耗,h为冷水机组的运行台数,Pchillerpump,i为第j台冷冻水泵的功耗,m为冷冻水泵的运行台数;c1、c2、c3、c4、c5及c6为第i台冷水机组的性能系数;Tchws为冷冻水供水温度,Tcwr为冷却水进水温度,Qe为冷水机组的承载负荷;a0、a1、a2及a3为第j台冷冻水泵的性能系数,Q0为冷冻水泵的额定流量,w为冷冻水泵的转速比;Q冷冻水泵的流量,n0为冷冻水泵的额定转速,n为冷冻水泵的实际转速。

5.根据权利要求3所述的一种冷冻水循环系统控制优化方法,其特征在于,分别对初始抗体种群A和初始抗体种群B的个体进行亲和度计算的过程,具体如下:根据初始抗体种群A和初始抗体种群B中的个体,分别计算每个个体对应冷水机组的功耗;

根据给定的系统所需冷冻水泵流量,采用穷举法,获取不同台数冷冻水泵运行条件下的冷冻水泵的功耗;并根据冷冻水泵功耗最小原则,确定冷冻水泵的运行台数;根据冷冻水泵运行台数和给定的系统所需冷冻水泵流量要求,确定冷冻水泵的转速比;

将冷冻水泵的功耗与冷水机组的功耗相加,得到冷冻水循环系统的总功耗,即得到初始抗体种群A和初始抗体种群B个体的亲和度。

6.根据权利要求3所述的一种冷冻水循环系统控制优化方法,其特征在于,分别对临时抗体种群A和临时抗体种群B的个体进行免疫进化,得到免疫进化抗体种群A和免疫进化抗体种群B的过程中,免疫进化包括克隆、变异及抑制操作;

其中,变异操作过程,对临时抗体种群A采用如下式的变异概率进行自适应调整:对临时抗体种群B采用如下式的变异概率进行自适应调整:其中,αmax为每代临时抗体种群中最大的亲和度值,αarg为每代群体的平均亲和度值,αmin为每代临时抗体种群中最小的亲和度值,k1、k2、k3为变异概率调整系数。

7.根据权利要求1所述的一种冷冻水循环系统控制优化方法,其特征在于,步骤4中,采用采用移民算子对下一代抗体种群A和下一代抗体种群B进进行种群间个体交换,得到新抗体种群A和新抗体种群B的过程,具体如下:分别计算下一代抗体种群A和下一代抗体种群B中每个个体的亲和度,根据亲和度大小,分别将下一代代抗体种群A和下一代抗体种群B的个体平均分为大中小三个区段;

按照设定好的种群间个体交换规模,对下一代代抗体种群A和下一代抗体种群B的个体区段进行交叉交换,分别得到新抗体种群A和新抗体种群B。

8.根据权利要求1所述的一种冷冻水循环系统控制优化方法,其特征在于,步骤6中,判断满足的终止条件为是否达到最大寻优次数。

9.一种冷冻水循环系统控制优化系统,其特征在于,包括抗原识别模块、抗体种群模块、人工免疫模块、移民交叉模块、寻优模块、终止模块及结果输出模块;

抗原识别模块,用于将冷冻水循环系统中的冷冻水节能优化问题作为抗原;

抗体种群模块,用于通过抗原识别,将冷冻水供水温度作为抗体,分别通过随机和固定步长方式,生成初始抗体种群A和初始抗体种群B;

人工免疫模块,用于采用并行人工免疫算法对初始抗体种群A和初始抗体种群B进行寻优,得到下一代抗体种群A和下一代抗体种群B;

移民交叉模块,用于采用移民算子对下一代抗体种群A和下一代抗体种群B进进行种群间个体交换,得到新抗体种群A和新抗体种群B;

寻优模块,用于采用并行人工免疫算法对新抗体种群A和新抗体种群B进行寻优;

终止模块,用于判断是否满足终止条件,若不满足,则返回至移民交叉模块;若满足,则输出最优解,即最优的冷冻水供水温度;

结果输出模块,用于根据最优的冷冻水供水温度,计算得到冷冻水循环系统功耗最小情况下的冷冻水泵的开启台数和转速比。

10.一种冷冻水循环系统控制优化设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器中运行的可执行指令;其特征在于,所述处理器执行所述可执行指令时实现如权利要求1‑8任一项所述的方法。