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第1章 概述1

1.1集中空调系统仿真建模研究现状1

1.1.1集中空调系统的部件模型研究现状1

1.1.2集中空调系统的系统模型研究现状6

1.2空调负荷预测模型研究现状7

1.3集中空调系统优化节能控制研究现状8

1.4本书内容及学术思想9

第2章 空气-水表面式换热器状态空间模型12

2.1模型假设及基本方程12

2.1.1物理模型12

2.1.2模型假设13

2.1.3基本方程13

2.1.4方程中相关参数的确定15

2.2表面式换热器模型的状态空间表述形式17

2.3模型实验验证21

2.3.1实验条件和内容21

2.3.2模拟结果和实验数据对比22

2.4表面式换热器动态响应特性仿真28

2.4.1不同扰量下的动态响应28

2.4.2不同初始条件下的动态响应31

2.5本章小结45

第3章 制冷机组状态空间模型46

3.1模型假设及基本方程46

3.1.1物理模型46

3.1.2模型假设46

3.1.3基本方程47

3.1.4方程中相关参数确定49

3.2制冷机组模型的状态空间表述形式51

3.3模型实验验证54

3.3.1实验条件和内容54

3.3.2模拟结果和实验数据对比57

3.4制冷机组动态响应特性仿真61

3.4.1不同扰量下的动态响应61

3.4.2不同初始条件下的动态响应67

3.5本章小结82

第4章 冷却塔状态空间模型84

4.1模型假设与基本方程84

4.1.1模型假设84

4.1.2基本方程85

4.2冷却塔模型的状态空间表述形式85

4.3模型实验验证88

4.3.1实验条件和内容88

4.3.2模拟结果和实验数据对比89

4.4冷却塔动态响应特性仿真94

4.4.1不同扰量下的动态响应94

4.4.2不同初始条件下的动态响应95

4.5本章小结103

第5章 输配管道及动力设备状态空间模型104

5.1直通风管状态空间模型104

5.1.1模型假设和基本方程104

5.1.2直通风管模型的状态空间表述形式105

5.2合（分）流三通风管模型108

5.3直通水管状态空间模型110

5.3.1模型假设和基本方程110

5.3.2直通水管模型的状态空间表述形式110

5.4合（分）流三通水管模型112

5.5风机/水泵状态空间模型113

5.5.1风机状态空间模型114

5.5.2水泵状态空间模型115

5.6风阀/水阀状态空间模型116

5.6.1阀门结构特性数学模型116

5.6.2水阀状态空间模型描述118

5.6.3风阀状态空间模型描述118

5.7直通风管/水管模型实验验证119

5.7.1直通风管模型验证119

5.7.2直通水管模型验证121

5.8直通风管/水管动态响应特性模拟122

5.8.1直通风管动态响应模拟分析122

5.8.2直通水管动态响应模拟分析124

5.9本章小结125

第6章 空调房间状态空间模型126

6.1模型假设和基本方程126

6.1.1模型假设126

6.1.2基本方程127

6.2空调房间模型的状态空间表述形式128

6.3模型实验验证131

6.3.1实验条件和内容131

6.3.2模拟结果和实验数据对比133

6.4空调房间动态响应特性分析135

6.5本章小结140

第7章 部件动态模型的图论描述及结构分析141

7.1模型的图论方法描述141

7.2模型的结构分析148

7.2.1模型结构矩阵148

7.2.2模型输入输出可达性分析149

7.2.3模型结构可控性/可观性分析155

7.3本章小结159

第8章 基于部件的集中空调系统动态模型160

8.1空调系统整体模型的图论描述160

8.2部件的连接数学模型165

8.2.1并联连接165

8.2.2串联连接166

8.2.3基于部件的系统集成166

8.3系统模型实例及实验验证168

8.3.1系统模型构建168

8.3.2系统模型实验验证170

8.4本章小结173

第9章 基于状态空间模型的控制系统设计174

9.1状态空间反馈控制系统设计原理174

9.2空气-水表面式换热器控制系统设计175

9.2.1状态空间反馈矩阵计算175

9.2.2控制系统Matlab仿真177

9.3制冷机组控制系统设计179

9.3.1状态空间反馈矩阵计算179

9.3.2控制系统Matlab仿真181

9.4基于状态空间模型的预测控制系统设计183

9.4.1输出多步预测模型184

9.4.2最优预测控制律推导184

9.4.3卡尔曼状态估计模型186

第10章 空调系统部件动态响应仿真软件实例188

10.1软件开发基本流程188

10.2基于面向对象仿真191

10.2.1面性对象仿真的特点191

10.2.2面向对象仿真的建模框架192

10.2.3面向对象仿真的控制结构194

10.3空气-水表面式换热器动态响应仿真软件195

10.3.1软件功能及软件基本框架195

10.3.2软件界面演示196

10.4制冷系统动态仿真软件198

10.4.1软件功能及软件基本框架198

10.4.2软件界面演示199

第11章 空调负荷预测模型研究204

11.1典型空调负荷预测模型介绍204

11.1.1 MLR预测模型204

11.1.2 ARIMA预测模型205

11.1.3 GM预测模型206

11.1.4 ANN预测模型208

11.2基于残差组合预测修正的R1BF神经网络空调负荷预测模型209

11.2.1 RBF神经网络预测210

11.2.2 RBF神经网络残差的组合预测模型211

11.2.3预测模型的工作流程及理论预测误差213

11.3预测模型的应用实例分析215

11.4本章小结219

第12章 基于人体热舒适的室内空调温度设定模型220

12.1人体热舒适指标PMV方程220

12.2空调室内优化设定温度的影响因素分析221

12.3空调室内优化设定温度模型225

12.5本章小结227

第13章 集中空调系统优化节能运行工况优化228

13.1关键部件能量模型228

13.1.1制冷机组能耗模型228

13.1.2水泵/风机能耗模型230

13.1.3冷却塔换热模型230

13.1.4表面式换热器换热模型231

13.2集中空调系统运行工况递阶优化模型233

13.2.1系统分解233

13.2.2子系统局部优化运行工况模型234

13.2.3系统全局优化运行工况模型239

13.2.4全局优化运行工况模型求解方法240

13.3实例分析245

13.3.1实例概况及实测情况245

13.3.2相关经验模型的确定246

13.3.3全局优化运行工况模拟及节能分析252

13.4本章小结257

参考文献259

附录A状态空间模型的求解272

附录B控制系统的状态空间设计276

附录C大系统“分解-协调”寻优理论与算法282