АЛГОРИТМІЧНЕ ТА ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛІННЯ ПЕРЕРИВЧАСТИМ ТЕПЛОВИМ РЕЖИМОМ БУДІВЕЛЬ

Автор(и)

  • Володимир Товажнянський Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0002-8293-4047

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0023.2021.01.06

Анотація

Розглядається актуальна задача синтезу оптимального закону керування режимом переривчастого опалення офісних будівель, яка полягає в програмному зниженні температури приміщень у позаробочий час. Проведений аналіз джерел інформації показав відсутність в достатній мірі обґрунтованих методів розв’язання задачі оптимізації теплових процесів будівель, що забезпечують комфортні умови функціонування персоналу з одного боку і економію витрат на їх підтримку, з іншого боку. Сформульовано постановку задачі оптимального керування тепловим станом будівлі, яка містить математичну модель процесу, мету управління, обмеження на дії і інтегральний квадратичний критерій якості, що включає відхилення температури приміщення від заданої програми і витрати теплоти. Обмеження по керуючому впливу враховано методом штрафних функцій. В якості математичної моделі теплового процесу, що оптимізується, прийнята двовимірна керована система диференціальних рівнянь з постійними коефіцієнтами, величини яких визначаються на основі критеріїв подібності будівель, що дозволяє вирішувати задачу оптимізації у безрозмірній формі. Модель включає управлінський вплив –теплової потік, що підводиться, і збурення – температуру навколишнього середовища, що змінюється по заданому гармонійному закону. Чисельне рішення задачі оптимального управління реалізовано методом послідовних наближень Черноусько. Наведено опис інтерфейсу користувача, а також приклади реалізації оптимального управління тепловим станом. Запропоноване програмне забезпечення дозволяє на етапі проектування системи теплопостачання отримувати експрес-оцінки різних теплових режимів будівлі, а також може бути використано в якості комп’ютерного забезпечення автоматизованих індивідуальних теплових пунктів.

Ключові слова: режим переривчастого опалення, оптимальне управління, математична модель, критерій якості управління, обмеження на управління, штрафна функція, послідовні наближення, інтерфейс програми, автоматизований індивідуальний тепловий пункт.

Біографія автора

Володимир Товажнянський, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант; м. Харків, Україна; ORCID: 0000-0002-8293-4047; e-mail: vtovazhnianskyi@gmail.com.

Посилання

Ceckinato L., Gastaldello A., Skibuola L. Sovremennaya sistema upravleniya temperaturnym rezhimom otaplivaemykh pomeshchenii [Modern control system for the temperature mode of heated rooms]. Energosberezhenie [Energy saving], 2007, no. 6, pp. 74– 78 p.

Tabunshchikov Yu. A., Brodach M. M. Matematicheskoe modelirovanie i optimizatsiya teplovoi effektivnosti zdanii [Mathematical modeling and optimization of thermal efficiency of buildings]. Moskva : AVOK-PRESS Publ., 2002. 194 p.

Panferov V. I., Anisimova E. Yu. Analiz vozmozhnosti ekonomii teplovoi energii pri preryvistom rezhime otopleniya [Analysis of the possibility of saving thermal energy with intermittent heating]. Vestnik YuUrGU. Seriya “Stroitel'stvo i arkhitektura” [Bulletin of SUSU. Series "Construction and Architecture"], 2008, issue 6, no 12, pp. 30–37.

Gershkovich V. F. O vozmozhnosti prakticheskoi realizatsii regulirovaniya teplopotrebleniya zdanii metodom periodicheskogo preryvaniya potoka teplonositelya [On the possibility of practical implementation of the regulation of heat consumption in buildings by the method of periodic interruption of the heat carrier flow.]. Novosti teplosnabzheniya [Heat supply news], 2000, no 10, pp. 16–23.

Vasil'ev G. P., Lichman V. A., Peskov N. V. Chislennyi metod optimizatsii preryvistogo rezhima otopleniya [Numerical optimization method for intermittent heating]. Matematicheskoe modelirovanie [Mathematical modeling], 2010, issue 22, no 11, pp. 123–130.

Kutsenko A. S., Kovalenko S. V., Tovazhnyanskyy V. I. Analiz energoeffektivnosti preryvistogo rezhima otopleniya zdaniya [Energy efficiency analysis of intermittent heating of a building]. Polzunovskii vestnik [Polzunovsky Bulletin]. Barnaul: Polzunov Altai State Technical University Publ., 2014, no 1. pp. 75–82.

Anisimova E. Yu. Energoeffektivnost' teplovogo rezhima zdaniya pri ispol'zovaniya optimal'nogo rezhima preryvistogo otopleniya [Energy efficiency of the thermal regime of the building using the optimal intermittent heating regime]. Vestnik YuUrGU. Seriya “Stroitel'stvo i arkhitektura” [Bulletin of SUSU. Series "Construction and Architecture"], 2017, no. 15, pp. 55–59.

Datsyuk T. A., Ivlev Yu. P., Pukhkal V. A. Modelirovanie teplovogo rezhima zhilykh pomeshchenii pri preryvistom otoplenii [Modeling the thermal mode of residential buildings with intermittent heating]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. 2017, no 5. Available at: http://www.scienceeducation.ru/ru/article/view?id=14698 (accessed 10.04.2021).

Mishin M. A. Teplovoi rezhim zdanii [Thermal mode of buildings]. Polzunovskii vestnik [Polzunovsky Bulletin]. Barnaul: Polzunov Altai State Technical University Publ., 2011, no 1. pp. 104–115.

Kutsenko A. S., Tovazhnyanskyy V. I. Kombinirovannaya sistema avtomaticheskogo upravleniya teplovym sostoyaniem zdaniya s prognoziruyushchei model'yu [Combined system of automatic control of the thermal state of a building with a predictive model]. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Sistemnyy analiz, upravlenie i informatsionnye tekhnologii [Bulletin of the National Technical University "KhPI": a collection of scientific papers. Thematic issue: System analysis, management and information technology]. Kharkov, NTU "KhPI" Publ., 2017, no. 51 (1272), pp. 3–7.

Boltyanskii V. G. Matematicheskie metody optimal'nogo upravleniya [Optimal control mathematical methods]. Moscow: Nauka Publ., 1966. 308 p.

Chernous'ko F. L. Variatsionnye zadachi mekhaniki i upravleniya [Variational problems of mechanics and control]. Moscow: Nauka Publ., 1973. 238 p.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-07-12

Номер

Розділ

УПРАВЛІННЯ В ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМАХ