微型冷熱電聯(lián)供體系的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模及仿真

微型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模及仿真摘要：本文以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為工具，建立了燃?xì)怆姍C(jī)組和吸附式制冷機(jī)組成的微型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的模型，對(duì)于模型的仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)模型的分析和評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能準(zhǔn)確適應(yīng)聯(lián)供系統(tǒng)的高度非線性。仿真結(jié)果顯示了模型與系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行規(guī)律較為符合，為以后指導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行和控制的設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵字：微型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)非線性BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)0前言能源是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展所面臨的一個(gè)重大問(wèn)題。隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和可持續(xù)戰(zhàn)略的實(shí)施，能源的利用問(wèn)題也擺在了非常重要的位置。冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)作為一種新的能源利用方式具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)用天然氣作為一次能源，隨著世界天然氣產(chǎn)量的增加，天然氣將大大改變現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)，成為能源利用新的主力；而冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)作為一種能量梯級(jí)利用系統(tǒng)，利用一次能源驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，利用余熱利用設(shè)備對(duì)余熱進(jìn)行回收利用，同時(shí)提供電力，熱量和冷量，這樣能大大提高能源的利用效率[1]?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)成為各國(guó)競(jìng)相研究的對(duì)象，并且在美國(guó)、日本和歐洲各國(guó)都有大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的一個(gè)重要的研究方向是整個(gè)系統(tǒng)的建模，好的系統(tǒng)模型可以用來(lái)確定系統(tǒng)的可行性和分析預(yù)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，以及用于系統(tǒng)的控制策略研究,并可以為系統(tǒng)的優(yōu)化匹配和優(yōu)化運(yùn)行提供指導(dǎo)。以往的關(guān)于聯(lián)供系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型都是基于熱力學(xué)基本原理，建立簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型。而聯(lián)供系統(tǒng)的特性是高度非線性化的，傳統(tǒng)的熱力學(xué)模型無(wú)法準(zhǔn)確描述其運(yùn)行特性，因此需要用另外的一種思路去建立模型，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則從一定程度上滿足了這一需要。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)吸取了生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的許多優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)在：（1）高度的并行性。（2）高度的非線性全局作用。（3）良好的容錯(cuò)性與聯(lián)想記憶功能。（4）十分強(qiáng)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)能力。[2]近年來(lái)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在制冷空調(diào)方面有了一些應(yīng)用。[5]、[7]1微型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)描述上海交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所孔祥強(qiáng)[1]等建立了制冷功率在10kW左右的微型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，整個(gè)系統(tǒng)采用了一臺(tái)小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組和一臺(tái)研究所自己研制的余熱型吸附式制冷機(jī)。1.2實(shí)驗(yàn)參數(shù)儀器系統(tǒng)的測(cè)試參數(shù)包括（1）熱水循環(huán)、冷卻塔冷卻水循環(huán)、冷凍水循環(huán)的狀態(tài)參數(shù)（主要有溫度和流量）；（2）液化氣供應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)（主要有壓力、溫度和流量）；（3）空氣供應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)（主要是溫度和流量）（4）小型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)排煙的狀態(tài)參數(shù)；（5）系統(tǒng)發(fā)電的狀態(tài)參數(shù)（主要是功率、電壓、電流和頻率）戚上述待惕測(cè)參數(shù)躺的采集憤及處理者全部由陳計(jì)算機(jī)哭采集系絨統(tǒng)自動(dòng)缺完成。敗整個(gè)數(shù)趟據(jù)采集惰系統(tǒng)涌由鞠2濱7拼個(gè)溫度獨(dú)傳感器腐、業(yè)2抵個(gè)壓力見(jiàn)傳感器及、褲7戲個(gè)流量汁傳感器天、找1翅臺(tái)電參菜數(shù)測(cè)量過(guò)儀觀、喊1寶臺(tái)鳥(niǎo)Kei死the斧ly2耽70遣0和數(shù)據(jù)采蘭集話/柳測(cè)量?jī)x明和饒1烏臺(tái)計(jì)算滔機(jī)組成輔。繼表眠1持由微型冷廊熱電聯(lián)釋供系統(tǒng)謹(jǐn)設(shè)計(jì)參撿數(shù)若傳微型冷復(fù)熱電聯(lián)竟供系統(tǒng)吼輸出電妻能峰值裁>1很2k下W棗，是400糾V/2娛30鏟V蘋，細(xì)50H教z浸輸出熱堆能峰值止>2兔5k吧W層（激>5春0押℃砌熱水）頓發(fā)電峰擱值效率單>2述0蘇％證系統(tǒng)總斜能效率岡>7鏟0英％連小型燃阿氣內(nèi)燃淹機(jī)發(fā)電輝機(jī)組巴最大輸喂出電功晶率堤<1辮2kW魔轉(zhuǎn)速慣150玉0rp起m命峰值效竭率噸>2灘0強(qiáng)％謊裸機(jī)噪姐音主<9游5dB截A搶（踢1群m導(dǎo)）狂箱裝體偵外噪音演<7辯5dB臨A宋（個(gè)1亦m飽）槳小型余閣熱型吸塊附式制虜冷機(jī)組紛最大制蜘冷量備>9響kW初制冷峰謝值制患冷磚COP盈>0踩.3肅2歐剝?nèi)斯ど窬幗?jīng)網(wǎng)絡(luò)喊建模丙人工神上經(jīng)網(wǎng)絡(luò)果（廳Art階ifi痕cia黨lN煌eur坐al彈Net馳wor盜k份，簡(jiǎn)以稱薄AN瞎N踢）是人富類在對(duì)即其大腦咸神經(jīng)網(wǎng)降絡(luò)認(rèn)識(shí)落理解的釘基礎(chǔ)上示人工構(gòu)錯(cuò)造的能驕夠?qū)崿F(xiàn)陜某種功伏能的神錄經(jīng)網(wǎng)絡(luò)蘆。它是孕理論化峽的人腦脈神經(jīng)網(wǎng)虧絡(luò)的數(shù)梢學(xué)模型凡，是基怖于模仿統(tǒng)大腦神共經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式結(jié)構(gòu)和慚功能而堡建立的搭一種信艇息處理泄系統(tǒng)量。箏[2臟]雖它實(shí)際顫上是由每大量簡(jiǎn)當(dāng)單元件謀相互連渾接而成磚的復(fù)雜塔網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)具有高超度的非翅線性，垃能夠進(jìn)摸行復(fù)雜轉(zhuǎn)的邏輯笨操作和止非線性耽關(guān)系實(shí)敵現(xiàn)的系洪統(tǒng)。目邀前，在萌人工神茶經(jīng)網(wǎng)絡(luò)橫的實(shí)際批應(yīng)用中戴，絕大火部分的籍神經(jīng)網(wǎng)躲絡(luò)模型神是采腸用焰B省P籌（床Bac食kPr死opa位gat營(yíng)io句n片）網(wǎng)絡(luò)磨和它的膚變化形厘式，它嶺是前向散網(wǎng)絡(luò)的民核心部危分，并婆體現(xiàn)了野人工神驢經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仔最精華勵(lì)的部分役。輔B靜P瞧神經(jīng)網(wǎng)厭絡(luò)特別姿適用于惰函數(shù)逼瑞近，因壺此本文政采肉用螞B壓P制神經(jīng)網(wǎng)幫絡(luò)建立木模型。印[4]捆2.1犬B尤P岔神經(jīng)網(wǎng)太絡(luò)的原威理宗B飄P膏網(wǎng)絡(luò)結(jié)葡構(gòu)是一股種單向平傳播的驗(yàn)多層前映向網(wǎng)絡(luò)裂，這種擺網(wǎng)絡(luò)除陜輸入輸況出節(jié)點(diǎn)押外，還皺有一層以或多層解的隱節(jié)狠點(diǎn)，同續(xù)層節(jié)點(diǎn)勿中沒(méi)有巧任何耦懇合。輸糠入信號(hào)針從輸入健層節(jié)點(diǎn)玻依次傳糊過(guò)各隱煤層節(jié)點(diǎn)詢，然后截傳到輸蔽出節(jié)點(diǎn)駁，每一盆層節(jié)點(diǎn)辛的輸出字只影響槐下一層艇節(jié)點(diǎn)的障輸出。搖如果輸濤出層不爸能得到貌期望輸程出，即匹實(shí)際輸駝出值與艘期望輸躍出值之困間有誤蛇差，則鼓轉(zhuǎn)入反巖向傳播萄過(guò)程，繞將誤差閣信號(hào)沿箱原來(lái)的易連接通療路返回?fù)?，通過(guò)慨修改各槳層神經(jīng)毛元的權(quán)相值，逐錢次向輸沙入層進(jìn)奧行計(jì)算沒(méi)，再經(jīng)狐過(guò)正向霞傳播過(guò)盞程，反雨復(fù)進(jìn)行慕，使得我誤差信纖號(hào)最小拍。經(jīng)2.2薦B葬P吩神經(jīng)網(wǎng)子絡(luò)的計(jì)堵算公式會(huì)[3]膚本文取盾三都層改B著P悄網(wǎng)絡(luò)，蓮其輸入禽節(jié)點(diǎn)為斷，隱節(jié)毒點(diǎn)為地，輸出藥節(jié)點(diǎn)為叮，閾值才為督，輸入克節(jié)點(diǎn)與緒隱節(jié)點(diǎn)門間的網(wǎng)碼絡(luò)權(quán)值愈為，隱直節(jié)點(diǎn)與想輸出節(jié)邁點(diǎn)的網(wǎng)長(zhǎng)絡(luò)權(quán)值次，輸出礦節(jié)點(diǎn)的腸期望輸這出為程。狡隱節(jié)點(diǎn)瓦的輸出(1)航其擋中康,巾輸出節(jié)氣點(diǎn)的計(jì)番算輸出(2)悼其娘中田,剪輸出節(jié)箏點(diǎn)的誤林差公式(3)州2.3許釀系統(tǒng)模貫型的建保立杰挑出部副分實(shí)驗(yàn)判數(shù)據(jù)作遇為下一始步的測(cè)享試之用杰，剩余溫的數(shù)據(jù)遮利參用號(hào)Mat符lab外6.躍5壽人工神服經(jīng)網(wǎng)絡(luò)永工具箱插建立燃志氣發(fā)電叮機(jī)組神叮經(jīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)模型蘭（僑Gas落-En魔gin爆eA曾NN泊Mod頁(yè)e鹽l鉛），和欣吸附式尿制冷機(jī)貴神經(jīng)網(wǎng)準(zhǔn)絡(luò)模耍型遣(Ad涂sor租pti雪on繁Chi萍lle廣rA消NN暑Mod竭el絹)訴。陽(yáng)實(shí)際的貢燃?xì)獍l(fā)外電機(jī)組追的影響刻因素很習(xí)多，但灰本文對(duì)矮其做了霉簡(jiǎn)化處云理，其頓輸入?yún)⑽諗?shù)為燃益氣的消中耗量換倦算成的得輸入能鎮(zhèn)量，輸長(zhǎng)出參數(shù)清為發(fā)電掘量和余牽熱回收移量，這咸樣能大鞭大減少悟模型的希復(fù)雜程齊度，便敘于用神江經(jīng)網(wǎng)絡(luò)屯進(jìn)行訓(xùn)釣練，而葉其誤差薪卻能控買制在可搬接受的壽范圍內(nèi)即。吸附柳式制冷連機(jī)的輸捕入?yún)?shù)妥為部分麥回收余尤熱量，襖輸出參萬(wàn)數(shù)為產(chǎn)償冷量。管需要指行出的是瘋，吸附鑄式制冷虛機(jī)的影華響參數(shù)廳也非常斷多，包造括加熱六時(shí)間，居回質(zhì)時(shí)劑間，加稿熱量等效都會(huì)改哥變系統(tǒng)爐的性能們。上海壁交大制載冷與低晌溫研究種所王如都竹梯隊(duì)媽對(duì)吸附此式制冷迷做了大賓量的研戲究，因博此有可參靠的數(shù)占據(jù)支持超[6]矮，故作脅者在建倘立吸附障式制冷越機(jī)神經(jīng)墻網(wǎng)絡(luò)模狀型時(shí)嘗之試把這精些影響掩因素都耐考慮進(jìn)葬去，建心立了多頃輸入?yún)⑷粩?shù)的神扛經(jīng)網(wǎng)絡(luò)政模型。害圖螺5義傾吸附式誼制冷機(jī)噴產(chǎn)冷量趣隨輸入揭熱量的油變化圖桃圖恐6促好微型冷饞熱電聯(lián)莫供系統(tǒng)斷神經(jīng)網(wǎng)玩絡(luò)模型兄的系統(tǒng)門輸出仿予真圖雁圖梳6裂是神經(jīng)枝網(wǎng)絡(luò)模歐型對(duì)系壽統(tǒng)冷熱此電同時(shí)秩輸出的使仿真，豈從圖中誰(shuí)可以看毅出，在等發(fā)電量傷一定時(shí)毒，也就單是系統(tǒng)粱輸入能咳量一定栽時(shí)，隨攪著制冷籃量的增哄加，系違統(tǒng)輸出踏的熱量友增加，宴這是由堆于發(fā)電晶量對(duì)應(yīng)寒了一定扛的總的辟余熱回輝收量，就制冷量閱的增加青使得用逐于吸附榮機(jī)的熱歪量增大捉，因而魂使得剩依余的輸腦出熱量親減少。大在制冷奸量一定諷時(shí)，隨賀著發(fā)電師量的增離加，系漏統(tǒng)的輸惡入能量銀隨之增蹈加，從乏而使得鉆總的余匯熱回收沉量增加縣，制冷喇量不變酷對(duì)應(yīng)的丑吸附機(jī)度輸入熱園量不變痰，使得竹剩余的碰輸出熱延量增加稈。上述際的仿真業(yè)結(jié)果是棗與實(shí)際炭的系統(tǒng)陽(yáng)規(guī)律相架符合的循。暑3時(shí)仿人工神韻經(jīng)網(wǎng)絡(luò)柳模型謝（務(wù)ANN歪Mo鍋de迅l拋）的評(píng)僵價(jià)聯(lián)為了對(duì)私建立的蜘人工神恰經(jīng)網(wǎng)絡(luò)靠模型進(jìn)抱行評(píng)價(jià)國(guó)，本文陜采用了賠兩種驗(yàn)遭證方法雀，一是殊模型與際所利用撓的實(shí)驗(yàn)預(yù)數(shù)據(jù)進(jìn)偵行誤差姥計(jì)算；義二是用掀另外的急幾組新舟的數(shù)據(jù)夢(mèng)對(duì)模型責(zé)進(jìn)行測(cè)胃試。其浮誤差曲劫線見(jiàn)婆圖禍7擴(kuò)，蓄圖曾8丟；其測(cè)遷試圖見(jiàn)烏圖綁9丘，忘圖哨1涂0倉(cāng)?？慈绯閳D黎7滅所示，叔燃?xì)獍l(fā)杯電機(jī)組述模型的您發(fā)電量沫絕對(duì)誤駕差非常脖小，且艙波動(dòng)也陸較小，迅說(shuō)明模錦型和實(shí)勿驗(yàn)數(shù)據(jù)薄擬合的姓比較好酷；而余丑熱量在險(xiǎn)輸入熱對(duì)量較大返時(shí)誤差屆突然變盲大，這票是由于戶神經(jīng)網(wǎng)摘絡(luò)在訓(xùn)繭練時(shí)候絡(luò)的隨機(jī)情性決定母的，但潑其絕對(duì)纏誤差控月制效在嶺0.0辛6軋范圍內(nèi)戰(zhàn)，相對(duì)恭誤差也澡非常小宇。在愚圖梨9鳳中可以術(shù)看出模忠型對(duì)于壓測(cè)試點(diǎn)槳的預(yù)測(cè)宣效果非望常好。悄4屢尸結(jié)論敢針對(duì)微挎型冷熱腔電聯(lián)供貸系統(tǒng)的題高度非筒線性，娘多輸入箱多輸出乎的特點(diǎn)按，本文現(xiàn)提出了進(jìn)以憂B勁P腹神經(jīng)網(wǎng)拼絡(luò)進(jìn)行家建模的闊思想。抬系統(tǒng)模扎擬和評(píng)真價(jià)的結(jié)旅果表明繭，神經(jīng)釋網(wǎng)絡(luò)作剝?yōu)橐环N坐非線性丑的數(shù)學(xué)泡工具，準(zhǔn)具有快駱?biāo)?、?jiǎn)料單、準(zhǔn)搭確的特匙點(diǎn)，結(jié)棚合焦Mat宋la英b番的神經(jīng)春網(wǎng)絡(luò)工薄具箱使疑得算法騰的精度請(qǐng)和模型碑的適用鐮性大大封增強(qiáng)。作這為以找后預(yù)測(cè)津系統(tǒng)的航運(yùn)行，趟系統(tǒng)的研控制設(shè)勢(shì)計(jì)都提頃供了良停好的基都礎(chǔ)。在餡建模過(guò)傳程中對(duì)坦系統(tǒng)做兔了必要逼的簡(jiǎn)化圓處理，搏隨著實(shí)隨驗(yàn)和理環(huán)論研究紗的進(jìn)一益步深入屋，以后姿的工作駕要研究厲多個(gè)參錢數(shù)對(duì)系宋統(tǒng)的運(yùn)消行的影使響，為際系統(tǒng)的搶優(yōu)化運(yùn)闖行提出凝必要的糠方案。畜參考文旗獻(xiàn)紐1里.痕孔祥娛強(qiáng)戰(zhàn).防巷基于燃復(fù)氣內(nèi)燃復(fù)機(jī)和吸獅附制冷育機(jī)的微籌型冷熱份電聯(lián)供鉗系統(tǒng)研旁究辟.綱[鄉(xiāng)博士學(xué)學(xué)位論傘文趨].蹦舌上海：樸上海交贏通大學(xué)貪，箏200怠5環(huán)2蔑.借叢禮爽嗎.挎圍面仁向演MAT枝LA頃B肌工具箱堤的神經(jīng)酒網(wǎng)絡(luò)理布論與應(yīng)互用（嚇第城2詞版網(wǎng)）維.查言合肥：亡中國(guó)科揪技大學(xué)所出版社粉，鼠200及3籍，負(fù)5無(wú)3享.行聞新，附周露斗等收.M易ATL脊A妹B簽神經(jīng)網(wǎng)顧絡(luò)應(yīng)用睡設(shè)叛計(jì)請(qǐng).在炕北京：危科學(xué)出顧版球社撇,20享00革4窯.靈飛思科助技產(chǎn)品穗研發(fā)中賽心脆.M融ATL疏AB6傾.盯5牧輔助神光經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鳴設(shè)府計(jì)