Cálculo de Ganancias Funcionales para Diseñar Edificios Más Eficientes en Energía Utilizando un Marco de Reducción de Modelos
Autores: Akhtar, Imran; Borggaard, Jeff; Burns, John
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Cálculo de Ganancias Funcionales para Diseñar Edificios Más Eficientes en Energía Utilizando un Marco de Reducción de Modelos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelos de orden reducido
Dinámica de fluidos computacional
Control de flujo
Regulador cuadrático lineal
Control por retroalimentación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Discutimos el desarrollo de modelos de orden reducido (ROM) eficientes para diseñar edificios energéticamente eficientes utilizando simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD). Este es a menudo el primer paso en la técnica de reducir-para-controlar empleada para el control de flujo en varios problemas industriales y de ingeniería. Este enfoque calcula las funciones propias de la descomposición ortogonal adecuada (POD) a partir de datos de simulaciones de alta fidelidad y luego forma un ROM proyectando las ecuaciones de Navier-Stokes sobre estas funciones básicas. En este estudio, desarrollamos un regulador cuadrático lineal (LQR) basado en el ROM del flujo en una habitación. Demostramos estos enfoques en un modelo de una habitación, que sirve como una unidad básica en un edificio. Además, el ROM se utiliza para calcular las ganancias funcionales de retroalimentación. Estas ganancias son, de hecho, la representación espacial del control de retroalimentación. La comprensión de estas ganancias funcionales puede utilizarse para una colocación efectiva de sensores en la habitación. Esta investigación puede llevar además al desarrollo de herramientas matemáticas para un diseño, optimización y control eficientes en sistemas de gestión de edificios.
Descripción
Discutimos el desarrollo de modelos de orden reducido (ROM) eficientes para diseñar edificios energéticamente eficientes utilizando simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD). Este es a menudo el primer paso en la técnica de reducir-para-controlar empleada para el control de flujo en varios problemas industriales y de ingeniería. Este enfoque calcula las funciones propias de la descomposición ortogonal adecuada (POD) a partir de datos de simulaciones de alta fidelidad y luego forma un ROM proyectando las ecuaciones de Navier-Stokes sobre estas funciones básicas. En este estudio, desarrollamos un regulador cuadrático lineal (LQR) basado en el ROM del flujo en una habitación. Demostramos estos enfoques en un modelo de una habitación, que sirve como una unidad básica en un edificio. Además, el ROM se utiliza para calcular las ganancias funcionales de retroalimentación. Estas ganancias son, de hecho, la representación espacial del control de retroalimentación. La comprensión de estas ganancias funcionales puede utilizarse para una colocación efectiva de sensores en la habitación. Esta investigación puede llevar además al desarrollo de herramientas matemáticas para un diseño, optimización y control eficientes en sistemas de gestión de edificios.