智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測方法研究

【摘要】：在智能建筑HVAC系統(tǒng)中，單元故障對(duì)空調(diào)的節(jié)能和舒適性影響較大。分析發(fā)現(xiàn)，HVAC系統(tǒng)故障檢測有四個(gè)難點(diǎn)問題（參數(shù)漂移、多種模式、漸變故障和既有故障），傳統(tǒng)的故障檢測方法難以解決這些問題。本文對(duì)已有的HVAC系統(tǒng)故障檢測方法進(jìn)行了闡述和比較，針對(duì)HVAC系統(tǒng)特點(diǎn)和故障檢測難點(diǎn)，提出了一種新型的故障檢測方法。 本文以HVAC系統(tǒng)三通閥的故障檢測為例，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的真實(shí)數(shù)據(jù)，采用Eviews軟件分析建立了單個(gè)模式下三通閥的滑動(dòng)自回歸模型。在考慮到HVAC系統(tǒng)存在多種運(yùn)行模式且各種模式可以相互轉(zhuǎn)換的情況下，建立了三通閥的運(yùn)行馬爾科夫跳變系統(tǒng)模型。 因?yàn)镠VAC系統(tǒng)存在多種確定且可以相互轉(zhuǎn)換的運(yùn)行模式，所以選用IMM濾波。通過Matlab編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)測量數(shù)據(jù)的IMM濾波，從而得到各個(gè)單元的滑動(dòng)自回歸參數(shù)。利用這些參數(shù)進(jìn)行故障檢測可以有效避免外界環(huán)境變化對(duì)故障檢測效果的影響。 對(duì)相似單元的滑動(dòng)自回歸參數(shù)進(jìn)行處理，可以得到相似單元的參數(shù)統(tǒng)計(jì)特性。根據(jù)參數(shù)統(tǒng)計(jì)特性可以檢測出是否有一個(gè)或多個(gè)單元發(fā)生故障。文中對(duì)多種常用的假設(shè)檢驗(yàn)的方法進(jìn)行了比較，并選定殘差卡方檢驗(yàn)作為故障檢測的主體方法。通過Matlab編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)具體故障的檢測。 采用ROC曲線對(duì)故障檢測效果進(jìn)行分析。仿真結(jié)果表明，文中提出的故障檢測方法在考慮到模式切換、參數(shù)漂移及系統(tǒng)噪聲的情況下，能有效地檢測出系統(tǒng)的突發(fā)故障、漸變故障和既有故障。且參與故障檢測的相似單元數(shù)、檢測窗口大小及閾值的選擇都會(huì)影響故障檢測的效果。 【關(guān)鍵詞】：HVAC系統(tǒng) 故障檢測 混雜系統(tǒng)模型 IMM濾波 ROC分析
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU83
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 意義及應(yīng)用前景8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 HVAC 系統(tǒng)故障檢測難點(diǎn)11-13
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容和擬解決的問題13-14
• 第二章 系統(tǒng)模型建立14-33
• 2.1 空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)14-15
• 2.2 單個(gè)模式下模型建立15-27
• 2.2.1 多元線性回歸模型的建立16-23
• 2.2.2 多元線性回歸模型模型效果檢測23-26
• 2.2.3 單個(gè)模式模型整理26-27
• 2.3 混雜系統(tǒng)建模27-32
• 2.3.1 Markov 跳變系統(tǒng)介紹27-28
• 2.3.2 Markov 跳變系統(tǒng)基本模型28-30
• 2.3.3 HVAC 系統(tǒng)的 Markov 跳變系統(tǒng)模型30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 故障檢測方案設(shè)計(jì)33-44
• 3.1 常用假設(shè)檢驗(yàn)方法33-41
• 3.2 殘差卡方檢測方案41-42
• 3.3 關(guān)于方案的說明42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 濾波方法的選擇44-57
• 4.1 卡爾曼濾波44-47
• 4.2 多模濾波方法概述及比較47-49
• 4.3 IMM 濾波算法49-54
• 4.4 IMM 濾波仿真54-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 仿真方法選擇和故障檢測效果分析57-67
• 5.1 仿真模型建立57-58
• 5.2 ROC 分析58-59
• 5.2.1 ROC 曲線的作用和優(yōu)點(diǎn)58-59
• 5.2.2 ROC 曲線繪制59
• 5.3 仿真結(jié)果分析59-65
• 5.3.1 突發(fā)故障59-61
• 5.3.2 漸變故障61-64
• 5.3.3 既有故障64-65
• 5.4 故障檢測算法評(píng)價(jià)65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 發(fā)表論文和科研情況73-74
• 致謝74

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