view in publisher's site

All you need to know about model predictive control for buildings

Highlights•Overview of modeling approaches, formulations, problem classes, and solution techniques.•Overview of methods for uncertainty mitigation.•Overview of tools for modeling, co-simulation, control design, and optimization.•A unified framework with focus on the real-world applications.•Standardized control performance assessment methodology.AbstractIt has been proven that advanced building control, like model predictive control (MPC), can notably reduce the energy use and mitigate greenhouse gas emissions. However, despite intensive research efforts, the practical applications are still in the early stages. There is a growing need for multidisciplinary education on advanced control methods in the built environment to be accessible for a broad range of researchers and practitioners with different engineering backgrounds. This paper provides a unified framework for model predictive building control technology with focus on the real-world applications. From a theoretical point of view, this paper presents an overview of MPC formulations for building control, modeling paradigms and model types, together with algorithms necessary for real-life implementation. The paper categorizes the most notable MPC problem classes, links them with corresponding solution techniques, and provides an overview of methods for mitigation of the uncertainties for increased performance and robustness of MPC. From a practical point of view, this paper delivers an elaborate classification of the most important modeling, co-simulation, optimal control design, and optimization techniques, tools, and solvers suitable to tackle the MPC problems in the context of building climate control. On top of this, the paper presents the essential components of a practical implementation of MPC such as different control architectures and nuances of communication infrastructures within supervisory control and data acquisition (SCADA) systems. The paper draws practical guidelines with a generic workflow for implementation of MPC in real buildings aimed for contemporary adopters of this technology. Finally, the importance of standardized performance assessment and methodology for comparison of different building control algorithms is discussed.

تمام آنچه که شما نیاز دارید در مورد کنترل پیش‌بینی مدل برای ساختمان‌ها بدانید

نکات برجسته مروری بر رویکردهای مدل‌سازی، فرمول‌بندی‌ها، کلاس‌های مساله، و تکنیک‌های حل. مروری بر روش‌های کاهش عدم قطعیت. مروری بر ابزارها برای مدل‌سازی، شبیه‌سازی مشترک، طراحی کنترل و بهینه‌سازی. * یک چارچوب یکپارچه با تمرکز بر کاربردهای دنیای واقعی. اثبات شده‌است که کنترل پیشرفته ساختمان، مانند کنترل پیش‌بینی مدل (MPC)، می‌تواند به طور قابل‌توجهی استفاده از انرژی را کاهش دهد و انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد. با این حال، علی‌رغم تلاش‌های تحقیقاتی گسترده، کاربردهای عملی هنوز در مراحل اولیه هستند. یک نیاز رو به رشد برای آموزش چند رشته‌ای در مورد روش‌های کنترل پیشرفته در محیط ساخته‌شده وجود دارد تا برای طیف گسترده‌ای از محققان و دست اندرکاران با زمینه‌های مهندسی مختلف در دسترس باشد. این مقاله یک چارچوب یکپارچه برای فن‌آوری کنترل ساختمان پیش‌بینی‌کننده مدل با تمرکز بر کاربردهای دنیای واقعی فراهم می‌کند. از نقطه‌نظر نظری، این مقاله یک نمای کلی از فرمول‌بندی‌های MPC برای کنترل ساختمان، مدل‌سازی پارادایم‌ها و انواع مدل‌ها، همراه با الگوریتم های لازم برای اجرای واقعی ارائه می‌دهد. این مقاله برجسته‌ترین کلاس‌های مساله MPC را طبقه‌بندی می‌کند، آن‌ها را با تکنیک‌های راه‌حل مربوطه مرتبط می‌کند، و مروری بر روش‌های کاهش عدم قطعیت برای عملکرد افزایش‌یافته و استحکام MPC را فراهم می‌کند. از نقطه‌نظر عملی، این مقاله طبقه‌بندی دقیقی از مهم‌ترین مدل‌سازی، شبیه‌سازی مشترک، طراحی کنترل بهینه، و تکنیک‌های بهینه‌سازی، ابزارها و حل‌کننده‌های مناسب برای مقابله با مشکلات MPC در زمینه کنترل آب و هوای ساختمان ارائه می‌دهد. علاوه بر این، این مقاله اجزای ضروری اجرای عملی MPC مانند معماری‌های مختلف کنترل و تفاوت‌های زیرساخت‌های ارتباطی در کنترل نظارتی و سیستم‌های اکتساب داده (SCADA)را ارائه می‌دهد. این مقاله دستورالعمل‌های عملی با یک گردش کار عمومی برای اجرای MPC در ساختمان‌های واقعی با هدف پذیرندگان معاصر این فن‌آوری ترسیم می‌کند. در نهایت، اهمیت ارزیابی عملکرد استاندارد شده و روش‌شناسی برای مقایسه الگوریتم های مختلف کنترل ساختمان مورد بحث قرار گرفته‌است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Control and Systems Engineering
  • ترجمه مقاله Control and Systems Engineering
  • مقاله مهندسی کنترل و سیستم‌ها
  • ترجمه مقاله مهندسی کنترل و سیستم‌ها
  • مقاله Software
  • ترجمه مقاله Software
  • مقاله نرم‌افزار
  • ترجمه مقاله نرم‌افزار
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.