运行控制装置及运行控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及运行控制装置及运行控制方法。
【背景技术】
[0002] 已知有用于对空调系统等控制对象系统进行运行控制的系统。例如，在专利文献1 中，公开了一种中央空调系统，该系统基于能量消耗函数而决定使能量消耗量最小的最佳 控制值，并使用该最佳控制值对空调系统的运行进行控制。在该空调系统中，通过利用运行 时的测量数据决定作为能量消耗函数的初始函数形式(f U n C t i O n f O rm)的模型的系数，来 决定能量消耗函数。
[0003] 专利文献
[0004] 专利文献1:日本专利特开2006-207929号公报
【发明内容】
[0005] 然而，专利文献1中的空调系统所使用的能量消耗函数是用于计算空调系统整体 的能量消耗量的函数。因此，当空调系统中追加了新机器、或者从空调系统中拆除机器，从 而改变了空调系统的结构时，需要改变能量消耗函数的初始函数形式。改变该能量消耗函 数的初始函数形式需要花费时间及成本。如此，在专利文献1的空调系统中，很难灵活地应 对空调系统的结构发生改变的情况。
[0006] 此外，在专利文献1中的空调系统中，将某个时间点下的空调负载状态变量等输入 能量消耗函数，并计算使得空调系统的能量消耗量最小的控制值。然而，只通过某个时间点 下的空调负载状态变量，有时无法得到随着时间的经过，使空调系统整体的能量消耗量最 小的最合适的控制值。
[0007] 本发明的一种实施方式提供一种运行控制装置及运行控制方法，其可以灵活地应 对控制对象系统的结构变化，同时，进一步降低所消耗的功率。
[0008] 本发明的一个实施方式所涉及的运行控制装置具有:模型更新部，其基于收集到 的环境信息，对根据空调系统即控制对象系统所含有的控制对象机器的种类而准备的功率 消耗模型进行更新;功率消耗系统构建部，其根据控制对象系统的结构，由通过模型更新部 更新的功率消耗模型来构建功率消耗系统;计算部，其使用由功率消耗系统构建部所构建 的功率消耗系统，来计算控制对象机器的控制值，以使直到控制对象系统的运行结束时刻 为止的功率消耗最小；以及设定部，其将由计算部算出的控制值设定于控制对象机器。
[0009] 本发明的另一个实施方式所涉及的运行控制方法具有:模型更新步骤:基于收集 到的环境信息，对根据空调系统即控制对象系统所含有的控制对象机器的种类而准备的功 率消耗模型进行更新;功率消耗系统构建步骤:根据控制对象系统的结构，由在模型更新步 骤中被更新的功率消耗模型来构建功率消耗系统;计算步骤:使用在功率消耗系统构建步 骤中所构建的功率消耗系统，来计算控制对象机器的控制值，以使直到控制对象系统的运 行结束时刻为止的功率消耗最小；以及设定步骤:将在计算步骤中算出的控制值设定于控 制对象机器。
[0010] 根据这样的运行控制装置及运行控制方法，能够根据空调系统即控制对象系统所 含有的控制对象机器的种类而准备功率消耗模型，并基于环境信息而对各功率消耗模型进 行更新。之后，根据控制对象系统的结构，由功率消耗模型来构建功率消耗系统。因此，即使 控制对象机器发生了增减，也无需重新构建功率消耗模型，只需使用变更后的控制对象系 统所含有的控制对象机器的功率消耗模型即可构建功率消耗系统。由此，能够实现与控制 对象系统的结构变化相对应的功率消耗系统再构建的容易化。此外，在运行控制装置及运 行控制方法中，使用功率消耗系统计算控制对象机器的控制值，以使直到控制对象系统的 运行结束时刻为止的功率消耗最小，并将该控制值设定于控制对象机器。因此，不仅能够实 现某个时间点下功率消耗的最小化，还能够实现直到控制对象系统的运行结束时刻为止的 总功率消耗的最小化。因此，能够进一步降低功率消耗。
[0011] 在本发明的又一个实施方式所涉及的运行控制装置中，功率消耗系统也可以为包 含约束模型的拉格朗日系统，上述约束模型为表示控制对象系统中的约束的模型。在这种 情况下，能够在满足约束模型所规定的条件的同时，降低功率消耗。
[0012] 在本发明的又一个实施方式所涉及的运行控制装置中，约束模型也可以含有热量 变化模型，上述热量变化模型为表示与控制对象系统所导致的空调对象的热量变化相关的 约束的模型。在这种情况下，能够在满足热量变化模型所规定的热量变化条件的同时，降低 功率消耗。
[0013] 在本发明的又一个实施方式所涉及的运行控制装置中，约束模型也可以含有机器 性能模型，上述机器性能模型为表示与控制对象机器的性能相关的约束的模型。在这种情 况下，能够满足机器性能模型所规定的机器性能条件，同时，降低功率消耗。
[0014] 在本发明的又一个实施方式所涉及的运行控制装置中，计算部也可以动态地进行 控制值的计算，以使从控制对象系统的运行开始时刻到运行结束时刻为止的功率消耗最 小。在这种情况下，使用功率消耗系统计算控制对象机器的控制值，以使从控制对象系统的 运行开始时刻到运行停止时刻为止的功率消耗最小，并将该控制值设定于控制对象机器。 为此，不仅能够实现某个时间点下功率消耗的最小化，还能够实现从控制对象系统开始运 行到结束运行为止的整个运行期间的总功率消耗的最小化。因此，能够进一步降低功率消 耗。
[0015] 根据本发明的一种实施方式，能够灵活地应对控制对象系统的结构变化，同时进 一步降低功率消耗。
【附图说明】
[0016] 图1为示意性地表示一个实施方式所涉及的运行控制系统的结构的图。
[0017]图2为示意性地表示图1中控制对象系统的结构的图。
[0018] 图3为示意性地表示图1中运行控制装置的硬件结构的图。
[0019] 图4为示意性地表示图1中运行控制装置的功能结构的框图。
[0020] 图5为示意性地表示图1中运行控制装置运作的一个例子的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。并且，在【附图说明】中，对相同 或相当的要素采用相同的符号，并省略重复说明。
[0022] 图1为示意性地表示一个实施方式所涉及的运行控制系统的结构的图。如图1所 示，运行控制系统10具有运行控制装置1和控制对象系统2,其为对控制对象系统2进行运行 控制的系统。运行控制装置1和控制对象系统2相连接，并可通过如网络NW进行通信。该网络 NW可以有线及无线中的任意一种构成。网络NW例如可为有线LAN(Local Area Network)、无 线LAN等网络。
[0023] 控制对象系统2是包含通过运行控制装置1进行运行控制的机器（以下，称为"控制 对象机器"）的系统。控制对象系统2例如为使用冷冻水对作为空调对象的房间20的室内温 度进行调整的空调系统，其具有制冷机4、栗5、空调机6以及配管7。
[0024] 图2为示意性地表示控制对象系统2的结构的图。如图2所示，制冷机4为将循环于 控制对象系统2的冷冻水进行冷却的装置。制冷机4例如使用制冷剂对冷冻水进行冷却。作 为制冷剂，采用容易通过压缩变得高温及高压的物质，例如使用氟利昂（R22、R410等）。制冷 机4例如具有压缩机41、冷凝器42、膨胀阀43、蒸发器44、制冷剂管路45、冷冻水入口 46以及 冷冻水出口 47。
[0025] 压缩机(C〇mpreSS〇r)41为对常温及常压的制冷剂进行压缩，从而生成高温及高压 的制冷剂的装置。压缩机41从运行控制装置1处接收用于设定冷冻水出口温度的控制指示， 根据冷冻水出口温度控制要压缩的制冷剂量并控制制冷剂的温度及压力。冷冻水出口温度 为冷冻水出口 47处的冷冻水的温度。压缩机41将压缩后的制冷剂送至冷凝器42。并且，随着 被压缩的制冷剂量的增多，压缩机41所消耗的功率将会增大。
[0026]冷凝器42为通过压缩机41生成的高温及高压的制冷剂与外界空气进行热交换的 装置。冷凝器42将热交换后的制冷剂送至膨胀阀43。膨胀阀43为使通过冷凝器42进行热交 换后的制冷剂膨胀，从而使制冷剂的压力及温度下降的装置。膨胀阀43将膨胀后的制冷剂 送至蒸发器44。蒸发器44为通过膨胀阀43膨胀后的制冷剂与冷冻水进行热交换的装置。蒸 发器44将热交换后的制冷剂送至压缩机41。
[0027]制冷剂管路45为供制冷剂通过的管道。制冷剂管路45设置于压缩机41与冷凝器42 之间、冷凝器42与膨胀阀43之间、膨胀阀43与蒸发器44之间、蒸发器44与压缩机41之间，使 制冷剂依次在压缩机41、冷凝器42、膨胀阀43及蒸发器44中循环。冷冻水入口 46为从空调机 6处返回的冷冻水的入口，并将冷冻水供给至蒸发器44。冷冻水出口47为通过蒸发器44进行 冷却的冷冻水的出口，并将冷却后的冷冻水送出至空调机6。
[0028]具有这种结构的制冷机4例如从运行控制装置1处接收用于设定冷冻水出口温度 的控制指示，将冷冻水出口 47处的冷冻水的温度冷却至从运行控制装置1处所接收的冷冻 水出口温度。具体而言，与从运行控制装置1处接收的冷冻水出口温度相对应的量的常温及 常压的制冷剂，被压缩机41压缩成高温及高压的制冷剂。高温及高压的制冷剂在冷凝器42 中与外界空气进行热交换，制冷剂的一部分热量被外界空气带走。之后，在冷凝器42中进行 热交换后的制冷剂通过膨胀阀43而发生膨胀，形成低温及低压的制冷剂。接着，低温及低压 的制冷剂在蒸发器44中与从冷冻水入口 46供给的冷冻水进行热交换，并带走冷冻水的热 量。被带走热量的冷冻水从冷冻水出口 47被送出至空调机6。此时，冷冻水出口 47处的冷冻 水温度为从运行控制装置1处接收的冷冻水出口温度。另一方面，在蒸发器44中进行热交换 后的制冷剂被压缩机41再次压缩。
[0029] 栗5为用于循环冷冻水的装置。栗5例如具有电动机及变频器，通过压出冷冻水来 向冷冻水提供动力。栗5从运行控制装置1处接收用于设定变频器频率的控制值(例如电流 值），根据控制值设定变频器的频率。栗5通过改变变频器的频率来控制电动机的转速，并改 变冷冻水的流速(每单位时间的流量）。
[0030] 空调机6为使用冷冻水对房间2 0的室内空气进行冷却的装置，例如为F C U (F a η Coil Unit:风机-盘管空调机）。空调机6例如设置于房间20的天花板处。空调机6例如具有 蒸发器61、吸入口 62和吹出口 63。
[0031]蒸发器61为通过吸入口 6 2吸入的房间20的室内空气与从制冷机4中送出的冷冻水 进行热交换的热交换器。蒸发器61例如具有管道，管道中流有冷冻水。吸入口 62为将房间20 的室内空气吸入的部位。吹出口 63为将通过蒸发器61冷却的空气吹出至房间20的室内的部 位。空调机6进一步具有风扇。
[0032]在空调机6中，利用风扇的旋转，吸入口 62将房间20的室内空气吸入。之后，从吸入 口 62处吸入的空气在蒸发器61的管道表面处与冷冻水进行热交换，从而被冷却。之后，被冷 却的空气从吹出口 63处回到房间20的室内。并且，在本例中，风扇的旋转速度固定，因此吸 入口 62的吸入量及吹出口 63的吹出量也为固定值。
[0033] 配管7为供冷冻水通过的管。配