運行控制裝置及運行控制方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及運行控制裝置及運行控制方法。
【背景技術】
[0002] 已知有用于對空調系統(tǒng)等控制對象系統(tǒng)進行運行控制的系統(tǒng)。例如，在專利文獻1 中，公開了一種中央空調系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于能量消耗函數而決定使能量消耗量最小的最佳 控制值，并使用該最佳控制值對空調系統(tǒng)的運行進行控制。在該空調系統(tǒng)中，通過利用運行 時的測量數據決定作為能量消耗函數的初始函數形式(f U n C t i O n f O rm)的模型的系數，來 決定能量消耗函數。
[0003] 專利文獻
[0004] 專利文獻1:日本專利特開2006-207929號公報

【發(fā)明內容】

[0005] 然而，專利文獻1中的空調系統(tǒng)所使用的能量消耗函數是用于計算空調系統(tǒng)整體 的能量消耗量的函數。因此，當空調系統(tǒng)中追加了新機器、或者從空調系統(tǒng)中拆除機器，從 而改變了空調系統(tǒng)的結構時，需要改變能量消耗函數的初始函數形式。改變該能量消耗函 數的初始函數形式需要花費時間及成本。如此，在專利文獻1的空調系統(tǒng)中，很難靈活地應 對空調系統(tǒng)的結構發(fā)生改變的情況。
[0006] 此外，在專利文獻1中的空調系統(tǒng)中，將某個時間點下的空調負載狀態(tài)變量等輸入 能量消耗函數，并計算使得空調系統(tǒng)的能量消耗量最小的控制值。然而，只通過某個時間點 下的空調負載狀態(tài)變量，有時無法得到隨著時間的經過，使空調系統(tǒng)整體的能量消耗量最 小的最合適的控制值。
[0007] 本發(fā)明的一種實施方式提供一種運行控制裝置及運行控制方法，其可以靈活地應 對控制對象系統(tǒng)的結構變化，同時，進一步降低所消耗的功率。
[0008] 本發(fā)明的一個實施方式所涉及的運行控制裝置具有:模型更新部，其基于收集到 的環(huán)境信息，對根據空調系統(tǒng)即控制對象系統(tǒng)所含有的控制對象機器的種類而準備的功率 消耗模型進行更新;功率消耗系統(tǒng)構建部，其根據控制對象系統(tǒng)的結構，由通過模型更新部 更新的功率消耗模型來構建功率消耗系統(tǒng);計算部，其使用由功率消耗系統(tǒng)構建部所構建 的功率消耗系統(tǒng)，來計算控制對象機器的控制值，以使直到控制對象系統(tǒng)的運行結束時刻 為止的功率消耗最??；以及設定部，其將由計算部算出的控制值設定于控制對象機器。
[0009] 本發(fā)明的另一個實施方式所涉及的運行控制方法具有:模型更新步驟:基于收集 到的環(huán)境信息，對根據空調系統(tǒng)即控制對象系統(tǒng)所含有的控制對象機器的種類而準備的功 率消耗模型進行更新;功率消耗系統(tǒng)構建步驟:根據控制對象系統(tǒng)的結構，由在模型更新步 驟中被更新的功率消耗模型來構建功率消耗系統(tǒng);計算步驟:使用在功率消耗系統(tǒng)構建步 驟中所構建的功率消耗系統(tǒng)，來計算控制對象機器的控制值，以使直到控制對象系統(tǒng)的運 行結束時刻為止的功率消耗最?。灰约霸O定步驟:將在計算步驟中算出的控制值設定于控 制對象機器。
[0010] 根據這樣的運行控制裝置及運行控制方法，能夠根據空調系統(tǒng)即控制對象系統(tǒng)所 含有的控制對象機器的種類而準備功率消耗模型，并基于環(huán)境信息而對各功率消耗模型進 行更新。之后，根據控制對象系統(tǒng)的結構，由功率消耗模型來構建功率消耗系統(tǒng)。因此，即使 控制對象機器發(fā)生了增減，也無需重新構建功率消耗模型，只需使用變更后的控制對象系 統(tǒng)所含有的控制對象機器的功率消耗模型即可構建功率消耗系統(tǒng)。由此，能夠實現與控制 對象系統(tǒng)的結構變化相對應的功率消耗系統(tǒng)再構建的容易化。此外，在運行控制裝置及運 行控制方法中，使用功率消耗系統(tǒng)計算控制對象機器的控制值，以使直到控制對象系統(tǒng)的 運行結束時刻為止的功率消耗最小，并將該控制值設定于控制對象機器。因此，不僅能夠實 現某個時間點下功率消耗的最小化，還能夠實現直到控制對象系統(tǒng)的運行結束時刻為止的 總功率消耗的最小化。因此，能夠進一步降低功率消耗。
[0011] 在本發(fā)明的又一個實施方式所涉及的運行控制裝置中，功率消耗系統(tǒng)也可以為包 含約束模型的拉格朗日系統(tǒng)，上述約束模型為表示控制對象系統(tǒng)中的約束的模型。在這種 情況下，能夠在滿足約束模型所規(guī)定的條件的同時，降低功率消耗。
[0012] 在本發(fā)明的又一個實施方式所涉及的運行控制裝置中，約束模型也可以含有熱量 變化模型，上述熱量變化模型為表示與控制對象系統(tǒng)所導致的空調對象的熱量變化相關的 約束的模型。在這種情況下，能夠在滿足熱量變化模型所規(guī)定的熱量變化條件的同時，降低 功率消耗。
[0013] 在本發(fā)明的又一個實施方式所涉及的運行控制裝置中，約束模型也可以含有機器 性能模型，上述機器性能模型為表示與控制對象機器的性能相關的約束的模型。在這種情 況下，能夠滿足機器性能模型所規(guī)定的機器性能條件，同時，降低功率消耗。
[0014] 在本發(fā)明的又一個實施方式所涉及的運行控制裝置中，計算部也可以動態(tài)地進行 控制值的計算，以使從控制對象系統(tǒng)的運行開始時刻到運行結束時刻為止的功率消耗最 小。在這種情況下，使用功率消耗系統(tǒng)計算控制對象機器的控制值，以使從控制對象系統(tǒng)的 運行開始時刻到運行停止時刻為止的功率消耗最小，并將該控制值設定于控制對象機器。 為此，不僅能夠實現某個時間點下功率消耗的最小化，還能夠實現從控制對象系統(tǒng)開始運 行到結束運行為止的整個運行期間的總功率消耗的最小化。因此，能夠進一步降低功率消 耗。
[0015] 根據本發(fā)明的一種實施方式，能夠靈活地應對控制對象系統(tǒng)的結構變化，同時進 一步降低功率消耗。
【附圖說明】
[0016] 圖1為示意性地表示一個實施方式所涉及的運行控制系統(tǒng)的結構的圖。
[0017]圖2為示意性地表示圖1中控制對象系統(tǒng)的結構的圖。
[0018] 圖3為示意性地表示圖1中運行控制裝置的硬件結構的圖。
[0019] 圖4為示意性地表示圖1中運行控制裝置的功能結構的框圖。
[0020] 圖5為示意性地表示圖1中運行控制裝置運作的一個例子的流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。并且，在【附圖說明】中，對相同 或相當的要素采用相同的符號，并省略重復說明。
[0022] 圖1為示意性地表示一個實施方式所涉及的運行控制系統(tǒng)的結構的圖。如圖1所 示，運行控制系統(tǒng)10具有運行控制裝置1和控制對象系統(tǒng)2,其為對控制對象系統(tǒng)2進行運行 控制的系統(tǒng)。運行控制裝置1和控制對象系統(tǒng)2相連接，并可通過如網絡NW進行通信。該網絡 NW可以有線及無線中的任意一種構成。網絡NW例如可為有線LAN(Local Area Network)、無 線LAN等網絡。
[0023] 控制對象系統(tǒng)2是包含通過運行控制裝置1進行運行控制的機器（以下，稱為"控制 對象機器"）的系統(tǒng)?？刂茖ο笙到y(tǒng)2例如為使用冷凍水對作為空調對象的房間20的室內溫 度進行調整的空調系統(tǒng)，其具有制冷機4、栗5、空調機6以及配管7。
[0024] 圖2為示意性地表示控制對象系統(tǒng)2的結構的圖。如圖2所示，制冷機4為將循環(huán)于 控制對象系統(tǒng)2的冷凍水進行冷卻的裝置。制冷機4例如使用制冷劑對冷凍水進行冷卻。作 為制冷劑，采用容易通過壓縮變得高溫及高壓的物質，例如使用氟利昂（R22、R410等）。制冷 機4例如具有壓縮機41、冷凝器42、膨脹閥43、蒸發(fā)器44、制冷劑管路45、冷凍水入口 46以及 冷凍水出口 47。
[0025] 壓縮機(C〇mpreSS〇r)41為對常溫及常壓的制冷劑進行壓縮，從而生成高溫及高壓 的制冷劑的裝置。壓縮機41從運行控制裝置1處接收用于設定冷凍水出口溫度的控制指示， 根據冷凍水出口溫度控制要壓縮的制冷劑量并控制制冷劑的溫度及壓力。冷凍水出口溫度 為冷凍水出口 47處的冷凍水的溫度。壓縮機41將壓縮后的制冷劑送至冷凝器42。并且，隨著 被壓縮的制冷劑量的增多，壓縮機41所消耗的功率將會增大。
[0026]冷凝器42為通過壓縮機41生成的高溫及高壓的制冷劑與外界空氣進行熱交換的 裝置。冷凝器42將熱交換后的制冷劑送至膨脹閥43。膨脹閥43為使通過冷凝器42進行熱交 換后的制冷劑膨脹，從而使制冷劑的壓力及溫度下降的裝置。膨脹閥43將膨脹后的制冷劑 送至蒸發(fā)器44。蒸發(fā)器44為通過膨脹閥43膨脹后的制冷劑與冷凍水進行熱交換的裝置。蒸 發(fā)器44將熱交換后的制冷劑送至壓縮機41。
[0027]制冷劑管路45為供制冷劑通過的管道。制冷劑管路45設置于壓縮機41與冷凝器42 之間、冷凝器42與膨脹閥43之間、膨脹閥43與蒸發(fā)器44之間、蒸發(fā)器44與壓縮機41之間，使 制冷劑依次在壓縮機41、冷凝器42、膨脹閥43及蒸發(fā)器44中循環(huán)。冷凍水入口 46為從空調機 6處返回的冷凍水的入口，并將冷凍水供給至蒸發(fā)器44。冷凍水出口47為通過蒸發(fā)器44進行 冷卻的冷凍水的出口，并將冷卻后的冷凍水送出至空調機6。
[0028]具有這種結構的制冷機4例如從運行控制裝置1處接收用于設定冷凍水出口溫度 的控制指示，將冷凍水出口 47處的冷凍水的溫度冷卻至從運行控制裝置1處所接收的冷凍 水出口溫度。具體而言，與從運行控制裝置1處接收的冷凍水出口溫度相對應的量的常溫及 常壓的制冷劑，被壓縮機41壓縮成高溫及高壓的制冷劑。高溫及高壓的制冷劑在冷凝器42 中與外界空氣進行熱交換，制冷劑的一部分熱量被外界空氣帶走。之后，在冷凝器42中進行 熱交換后的制冷劑通過膨脹閥43而發(fā)生膨脹，形成低溫及低壓的制冷劑。接著，低溫及低壓 的制冷劑在蒸發(fā)器44中與從冷凍水入口 46供給的冷凍水進行熱交換，并帶走冷凍水的熱 量。被帶走熱量的冷凍水從冷凍水出口 47被送出至空調機6。此時，冷凍水出口 47處的冷凍 水溫度為從運行控制裝置1處接收的冷凍水出口溫度。另一方面，在蒸發(fā)器44中進行熱交換 后的制冷劑被壓縮機41再次壓縮。
[0029] 栗5為用于循環(huán)冷凍水的裝置。栗5例如具有電動機及變頻器，通過壓出冷凍水來 向冷凍水提供動力。栗5從運行控制裝置1處接收用于設定變頻器頻率的控制值(例如電流 值），根據控制值設定變頻器的頻率。栗5通過改變變頻器的頻率來控制電動機的轉速，并改 變冷凍水的流速(每單位時間的流量）。
[0030] 空調機6為使用冷凍水對房間2 0的室內空氣進行冷卻的裝置，例如為F C U (F a η Coil Unit:風機-盤管空調機）?？照{機6例如設置于房間20的天花板處?？照{機6例如具有 蒸發(fā)器61、吸入口 62和吹出口 63。
[0031]蒸發(fā)器61為通過吸入口 6 2吸入的房間20的室內空氣與從制冷機4中送出的冷凍水 進行熱交換的熱交換器。蒸發(fā)器61例如具有管道，管道中流有冷凍水。吸入口 62為將房間20 的室內空氣吸入的部位。吹出口 63為將通過蒸發(fā)器61冷卻的空氣吹出至房間20的室內的部 位?？照{機6進一步具有風扇。
[0032]在空調機6中，利用風扇的旋轉，吸入口 62將房間20的室內空氣吸入。之后，從吸入 口 62處吸入的空氣在蒸發(fā)器61的管道表面處與冷凍水進行熱交換，從而被冷卻。之后，被冷 卻的空氣從吹出口 63處回到房間20的室內。并且，在本例中，風扇的旋轉速度固定，因此吸 入口 62的吸入量及吹出口 63的吹出量也為固定值。
[0033] 配管7為供冷凍水通過的管。配