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摘 要：二次网供暖控制系统在新型燃气供暖锅炉中应用比较多，这一系统具有经济节能的特性。本文对预测控制在二次网供暖控制系统中的应用情况进行了分析与介绍，应用预测控制技术，可以提高燃料的利用率，可以提高供暖系统的经济效益以及社会效益。下面笔者对二次网供暖控制系统应用预测控制的优点进行简单的介绍，以供参考。
关键词：预测控制；二次网；供暖控制系统；应用
在很多民用建筑中，都应用了燃气供暖锅炉，其具有良好的供热功能，而且具有一定的环保性能，所以，在应用的过程中收到了一致好评，并且具有良好的社会效益。现代城市对供暖有着环保的要求，虽然资源能源的不断减少，人们意识到了环境保护以及节约能源的重要性，在城市供暖中，传统的燃煤锅炉逐渐被燃气锅炉所取代，燃气锅炉产生的污染比较少，但是燃气供暖系统能耗比较大，控制效果也比较差，在二次网供暖控制系统中应用预测控制技术，可以有效的改善其能耗大的问题，具有经济环保的优点。
1 燃气热水锅炉系统简述
燃气热水锅炉系统在民用建筑中应用比较多，其是由热源、热网以及终端热用户组成。二次网供暖控制系统是一种新型的系统，系统中有较多的部件，在运行的过程中，需要消耗较多的能源。燃气锅炉供暖系统原理图如图1所示，燃气锅炉的二次网供暖控制系统主要是通过控制三通阀开度，对二次网供暖强度进行控制，这种方式具有较大的灵活性，可以满足不同用户对室温的要求，这一系统还具有节能的优点，可以实现相关部门对供暖系统节能性、可持续发展等要求。
二次网供暖控制系统中，三通阀发挥着控制的作用，其是系统运行的重要环节，可以根据室内实时温度与设定温度之间的偏差调整供热量，利用三通阀可以实现对室温的控制，但是二次网供暖控制系统对室温的控制具有被动性，属于事后控制的方式，缺乏时效性。所以，在优化系统的过程中，可以采用预测控制的方式，利用预测控制技术，可以有效实现事前控制。通过实时的控制，可以避免室温超出设定值的情况发生。由于二次网供暖控制系统的结构比较复杂，所以在应用预测控制技术时，具有一定难度，设计人员一定要考虑二次网供暖控制系统的特性，要结合其时滞大、非线性时变等特点，达到准确控制的效果。
2 预测控制应用在二次网供热控制系统的优点
在应用预测控制技术时，需要对燃气热水锅炉系统进行分析，了解系统运行的特点与规律，还要对系统运行时能源的消耗情况进行记录，以便在优化后进行对比。预测控制的方式很多，在应用的过程中，要做到结合实际，要对效用价值进行对比，找出最佳的控制方法。燃气锅炉的供热过程是将燃气燃烧时产生的热量传递到用户的供暖管道中，这一过程会产生热传递，而传递的系统属于循环网，在热传递的过程中，一定要考虑热量的消耗问题，还要找出热量损失的原因。
锅炉供暖系统在运行的过程中，要实现动态控制，还要做好信号检测工作，避免系统中的部件出现故障问题。应用预测控制技术可以对系统运行的数据进行采集，一次网主要是对供水流量的控制，二次网主要是对回水问题的控制，利用三通阀、温度感应器等设备，可以实现对供热量以及温度调节。在应用预测控制技术时，还要分析干扰因素，在预测值与实际值出现较大的偏差后，需要利用反馈校正法进行调整。二次网供热控制系统的结构比较复杂，而预测控制具有动态控制的优点，利用计算机技术，可以实现实时温度控制，随着当前科技的不断进步，可以实现二次网供暖控制系统的自动化运行。设计人员利用编程技术对系统进行设定后，可以保证系统稳定的运行，在出现运行故障问题后，会自动发出警报，可以保证技术维护人员及时处理故障问题。
3 半实物仿真实验
在PCD控制器尚未安装到实际控制工况中之前，通过工控机板卡系统的半实物仿真来验证PCD控制器供暖系统的性能。根据半实物仿真的原理，对锅炉供暖控制系统进行半实物仿真，原理如图2所示。
控制系统实际应用设备是SAIA PCD2控制器。通过PCD控制器与工控机的板卡进行实际的连接通信，仿真系统的运行。若PCD控制系统性能指标不满足设计要求，就相应调整控制器的参数或者程序设计。同时对控制器的修改定型、程序改型和程序检验等方面也有很大的帮助。实验最终目的在于使控制器和仿真系统能够闭环运行，验证控制器是否可以达到自动控制的效果，由此决定对控制程序如何进行修改，达到最优的控制效果。
半实物仿真实验回路系统分析：首先根据半实物仿真实验的要求，设计半实物仿真平台。高区二次网实验共需设置三通阀开度1路模拟量输入，二次网供水温度、二次网回水温度、室内温度、室外温度、热水罐内温度5路模拟量输出。PCL-8181二数据采集卡提供8路差分模拟量输入，满足模拟输入的要求。PCL-836可以使用3路PWM输出，作为模拟信号源。PCL-728提供2路12位模拟量输出通道的模拟量输出。仿真计算机使用某工控机，用以连接数据采集卡和建立系统模型。实物部分的控制器为PC、D2控制器；控制器监控组态程序安装在个人PC端，使用VisualBasic6.0和MATLAB7.0.1混合编程。
实际采集某小区燃气锅炉组运行情况，多次记录并且分析相关数据，去除十扰和错误量，得到该小区燃气锅炉组启动过程单位脉冲响应的数据。经过计算，得到了一组以3min为周期的180min阶跃响应输出。实验运行结果如图3所示，图中y和u分别为设定温度升高1℃后，系统在原稳定基础上的输出变化和阀开度的变化。
实验结果显示，DMC、控制过程实施步数大约为20步时，控制输出达到了预先期望值，系统运行稳定在设定的范围内，扰动对系统稳定性的影响很小，控制作用效果良好，控制快速准确。
结束语
本文对预测控制在二次网供暖控制系统中的应用情况进行了介绍，通过分析可以发现，应用预测控制技术，可以提高能源的利用率，可以改善系统能耗大等问题，具有经济节省、环保等重要的意义。在应用预测控制技术时，要结合系统的应用情况以及应用需求，要努力提高系统应用的价值，还要提高系统的控制能力，这样才能保证二次网供暖系统在民用建筑等环境的应用中發挥出最大的效用。总之，在二次网供暖控制系统中应用预测控制技术，具有提升系统性能的重大意义。
参考文献
[1]徐旭伟，孟晓风.复杂测控系统半实物仿真通用平台设计[J].系统仿真学报，2009（S2）.
[2]魏澄，丁琦，魏巍，武晓霞，杨建勋，温丽.燃气锅炉供热现存问题及节能技术应用实例分析[J].暖通空调，2005（10）.
[3]刘延斌，金光.半实物仿真技术的发展现状[J].光机电信息，2003（1）.
[4]魏澄，丁琦，魏巍，武晓霞，杨建勋，温丽.燃气锅炉供热现存问题及节能技术应用实例分析[J].暖通空调，2005（10）.
[5]席裕庚，李德伟.预测控制定性综合理论的基本思路和研究现状[J].自动化学报，2008（10）.
关键词：预测控制；二次网；供暖控制系统；应用
在很多民用建筑中，都应用了燃气供暖锅炉，其具有良好的供热功能，而且具有一定的环保性能，所以，在应用的过程中收到了一致好评，并且具有良好的社会效益。现代城市对供暖有着环保的要求，虽然资源能源的不断减少，人们意识到了环境保护以及节约能源的重要性，在城市供暖中，传统的燃煤锅炉逐渐被燃气锅炉所取代，燃气锅炉产生的污染比较少，但是燃气供暖系统能耗比较大，控制效果也比较差，在二次网供暖控制系统中应用预测控制技术，可以有效的改善其能耗大的问题，具有经济环保的优点。
1 燃气热水锅炉系统简述
燃气热水锅炉系统在民用建筑中应用比较多，其是由热源、热网以及终端热用户组成。二次网供暖控制系统是一种新型的系统，系统中有较多的部件，在运行的过程中，需要消耗较多的能源。燃气锅炉供暖系统原理图如图1所示，燃气锅炉的二次网供暖控制系统主要是通过控制三通阀开度，对二次网供暖强度进行控制，这种方式具有较大的灵活性，可以满足不同用户对室温的要求，这一系统还具有节能的优点，可以实现相关部门对供暖系统节能性、可持续发展等要求。
二次网供暖控制系统中，三通阀发挥着控制的作用，其是系统运行的重要环节，可以根据室内实时温度与设定温度之间的偏差调整供热量，利用三通阀可以实现对室温的控制，但是二次网供暖控制系统对室温的控制具有被动性，属于事后控制的方式，缺乏时效性。所以，在优化系统的过程中，可以采用预测控制的方式，利用预测控制技术，可以有效实现事前控制。通过实时的控制，可以避免室温超出设定值的情况发生。由于二次网供暖控制系统的结构比较复杂，所以在应用预测控制技术时，具有一定难度，设计人员一定要考虑二次网供暖控制系统的特性，要结合其时滞大、非线性时变等特点，达到准确控制的效果。
2 预测控制应用在二次网供热控制系统的优点
在应用预测控制技术时，需要对燃气热水锅炉系统进行分析，了解系统运行的特点与规律，还要对系统运行时能源的消耗情况进行记录，以便在优化后进行对比。预测控制的方式很多，在应用的过程中，要做到结合实际，要对效用价值进行对比，找出最佳的控制方法。燃气锅炉的供热过程是将燃气燃烧时产生的热量传递到用户的供暖管道中，这一过程会产生热传递，而传递的系统属于循环网，在热传递的过程中，一定要考虑热量的消耗问题，还要找出热量损失的原因。
锅炉供暖系统在运行的过程中，要实现动态控制，还要做好信号检测工作，避免系统中的部件出现故障问题。应用预测控制技术可以对系统运行的数据进行采集，一次网主要是对供水流量的控制，二次网主要是对回水问题的控制，利用三通阀、温度感应器等设备，可以实现对供热量以及温度调节。在应用预测控制技术时，还要分析干扰因素，在预测值与实际值出现较大的偏差后，需要利用反馈校正法进行调整。二次网供热控制系统的结构比较复杂，而预测控制具有动态控制的优点，利用计算机技术，可以实现实时温度控制，随着当前科技的不断进步，可以实现二次网供暖控制系统的自动化运行。设计人员利用编程技术对系统进行设定后，可以保证系统稳定的运行，在出现运行故障问题后，会自动发出警报，可以保证技术维护人员及时处理故障问题。
3 半实物仿真实验
在PCD控制器尚未安装到实际控制工况中之前，通过工控机板卡系统的半实物仿真来验证PCD控制器供暖系统的性能。根据半实物仿真的原理，对锅炉供暖控制系统进行半实物仿真，原理如图2所示。
控制系统实际应用设备是SAIA PCD2控制器。通过PCD控制器与工控机的板卡进行实际的连接通信，仿真系统的运行。若PCD控制系统性能指标不满足设计要求，就相应调整控制器的参数或者程序设计。同时对控制器的修改定型、程序改型和程序检验等方面也有很大的帮助。实验最终目的在于使控制器和仿真系统能够闭环运行，验证控制器是否可以达到自动控制的效果，由此决定对控制程序如何进行修改，达到最优的控制效果。
半实物仿真实验回路系统分析：首先根据半实物仿真实验的要求，设计半实物仿真平台。高区二次网实验共需设置三通阀开度1路模拟量输入，二次网供水温度、二次网回水温度、室内温度、室外温度、热水罐内温度5路模拟量输出。PCL-8181二数据采集卡提供8路差分模拟量输入，满足模拟输入的要求。PCL-836可以使用3路PWM输出，作为模拟信号源。PCL-728提供2路12位模拟量输出通道的模拟量输出。仿真计算机使用某工控机，用以连接数据采集卡和建立系统模型。实物部分的控制器为PC、D2控制器；控制器监控组态程序安装在个人PC端，使用VisualBasic6.0和MATLAB7.0.1混合编程。
实际采集某小区燃气锅炉组运行情况，多次记录并且分析相关数据，去除十扰和错误量，得到该小区燃气锅炉组启动过程单位脉冲响应的数据。经过计算，得到了一组以3min为周期的180min阶跃响应输出。实验运行结果如图3所示，图中y和u分别为设定温度升高1℃后，系统在原稳定基础上的输出变化和阀开度的变化。
实验结果显示，DMC、控制过程实施步数大约为20步时，控制输出达到了预先期望值，系统运行稳定在设定的范围内，扰动对系统稳定性的影响很小，控制作用效果良好，控制快速准确。
结束语
本文对预测控制在二次网供暖控制系统中的应用情况进行了介绍，通过分析可以发现，应用预测控制技术，可以提高能源的利用率，可以改善系统能耗大等问题，具有经济节省、环保等重要的意义。在应用预测控制技术时，要结合系统的应用情况以及应用需求，要努力提高系统应用的价值，还要提高系统的控制能力，这样才能保证二次网供暖系统在民用建筑等环境的应用中發挥出最大的效用。总之，在二次网供暖控制系统中应用预测控制技术，具有提升系统性能的重大意义。
参考文献
[1]徐旭伟，孟晓风.复杂测控系统半实物仿真通用平台设计[J].系统仿真学报，2009（S2）.
[2]魏澄，丁琦，魏巍，武晓霞，杨建勋，温丽.燃气锅炉供热现存问题及节能技术应用实例分析[J].暖通空调，2005（10）.
[3]刘延斌，金光.半实物仿真技术的发展现状[J].光机电信息，2003（1）.
[4]魏澄，丁琦，魏巍，武晓霞，杨建勋，温丽.燃气锅炉供热现存问题及节能技术应用实例分析[J].暖通空调，2005（10）.
[5]席裕庚，李德伟.预测控制定性综合理论的基本思路和研究现状[J].自动化学报，2008（10）.