空调系统容错控制及其能耗评估方法研究

空调系统传感器的故障，特别是对系统能耗影响起关键作用参数的测量传感器的偏差故障较难发现，它们经常会导致能耗浪费。而现有诊断方法对多个软故障并存问题的诊断效率较低，而且准确度很差，难以实现真正的容错控制。本研究试图利用一般空调系统的共有特征，建立一种实用且通用的、以能耗评估为基础的的故障诊断和容错方法。从探索空调系统故障在物理过程、相互关系和控制过程三方面的机理着手，首先对空调系统多故障并存的问题予以有效解耦，并对系统参数的相关性关联进行信息的融合与挖掘，通过参数特征的识别完成多故障并存时的逐一诊断。然后，建立各控制参数的能耗评价因子（方程），最后，基于能耗评估，建立有效的容错控制机制与方法。

实际空调系统常常由于存在各种传感器的故障而导致能耗浪费、热舒适性下降等问题。目前已有的故障诊断方法对多故障并存的问题往往存在诊断效率低、准确性差，因而难以实现真正的容错、高效的控制，进而影响到系统的用能效率。本研究从空调系统的共性出发，研究空调系统的故障特征，探索基于能耗评估的多故障诊断及容错控制方法。研究主要获得了三方面的进展：第一，提出了基于半实物混合仿真的研究方法，搭建了半实物混合仿真实验台，并验证了该方法用于故障诊断与容错控制研究的有效性与可行性。采用半实物混合仿真的研究方法开展空调系统控制与诊断的研究工作具有真实、简便、高效的特点，在国内外的研究中鲜有先例。第二，基于混合仿真实验台，提出基于分形维数、统计残差与分形维数相结合的空调系统传感器故障诊断方法，并将其应用于空调系统单故障和多故障的传感器故障诊断当中；研究结果表明该方法具有较好的检测效率与诊断能力。最后，提出了基于能耗评估的空调系统容错控制方法，开发了基于ELECTRE的能耗评估方法，用于空调系统运行性能评价，开展了基于空调系统运行性能优化的在线容错控制。本研究提出的基于能耗评估的容错控制是建筑空调故障诊断领域一个新颖的思路，且具有重要的应用价值，在国内外的相关研究中尚属首次。相关的研究成果较好的解决了空调系统的传感器故障检测与诊断问题，涉及到了系统容错控制的前沿领域与难点问题，并给出了合理、可行的解决方案，研究结果丰富并拓展了本领域的研究内容。已发表了6篇SCI国际期刊论文（期刊多为本行业顶级学术刊物），2篇EI论文，参加了2次国际会议（其中一次国际制冷大会为本行业顶级学术会议）、3次国内学术会议，本项目的相关研究成果引起了国内外同行的高度关注。