Repetitive Control rakennuksen lämpötilan säädössä

Abstract

Rakennusten sisälämpötilan säätö on energiatehokkuuden ja olosuhteiden hallinnan kannalta tärkeä tehtävä. Ulkolämpötila vaihtelee vuorokausijakson mukaisesti, ja tämä toistuva häiriö heikentää sisälämpötilan pysymistä asetusarvossa. Tässä työssä suunnitellaan takaisinkytketty säätö viiveeseen perustuvalla Repetitive Control -säätimellä ja PI-säätimellä huoneiston sisälämpötilan säätämiseksi. Säätimeksi suunnitellaan PI-säätimen ja Repetitive Control -säätimen rinnankytkentä, jolla hyödynnetään sisäisen mallin periaatetta ulkolämpötilan vuorokausihäiriön vaimentamiseksi.

Suunniteltua säätöpiiriä testataan simuloimalla todellisella lämpötiladatalla. Suorituskykyä mitataan säätövirheen neliön integraalilla (ISE). Simulointitulosten perusteella PIRC-säädin saavuttaa paremman suorituskyvyn vuorokausihäiriön vaimentamisessa kuin pelkkä PI-säädin.

Controlling indoor temperatures in buildings is important for energy efficiency and indoor climate management. Outdoor temperature varies according to a daily cycle, and this recurring disturbance makes it more difficult to maintain the indoor temperature at its setpoint. In this thesis, a feedback control system combining a delay-based repetitive controller and a PI controller is designed for controlling the indoor temperature of an apartment. The controller consists of PI and repetitive control elements connected in parallel, utilizing the internal model principle to attenuate the daily disturbance caused by outdoor temperature variations.

The designed control loop is tested through simulations using measured outdoor temperature data. Performance is evaluated using the integral of squared error (ISE). The simulation results indicate that the PIRC controller achieves better attenuation of the daily disturbance than the PI controller alone.