CEA-Klimasteuerung – Temperatur, Feuchtigkeit, Sensoren, Reaktion und Kopplung

Zwei Browser-Experimente

Das obige Panel führt die Kühlreaktion aus: Ändern Sie die Zeitkonstante des Aktuators, die sensible Beleuchtungswärme und die Kühlkapazität. Die Voreinstellungen 0/300/900/1800 Sekunden halten die übrigen Eingaben auf ihrer veröffentlichten Basislinie. Temperatur sowie befohlene/gelieferte Kühlung werden getrennt dargestellt. Es ist keine Python-Installation erforderlich; die unten stehenden Befehle zur lokalen Reproduktion sind optional.

Das Panel für gekoppelte Steuerung führt sowohl EIN/AUS als auch PI für jede Parameteränderung aus. Sechs separate Balkendiagramme vergleichen Bandverletzungen, Überlappung von Kühl-/Entfeuchterbefehlen, Kühlwärme, Wasserentzug und Aktuatorvariation. Jedes Diagramm hat eigene Einheiten und Skalen. A/B speichert ein vollständiges Paar von Reglerergebnissen, sodass Reglervergleich und Bedingungsänderung getrennt bleiben. Vollständige Metriken, numerische Zeitreihen, Downloads und gemeinsame Bedingungen sind in beiden Laboren verfügbar.

Die Kühlreaktion behält das ursprüngliche 12-Stunden-Modell, den 10-Sekunden-Euler-Schritt für den Raum und die exakte intervallgemittelte Aktualisierung des Aktuators erster Ordnung bei. Die Beleuchtung schaltet bei 2 und 8 Stunden; Anfangs-/Sollwerttemperatur ist 24 °C, Außentemperatur 22 °C, Grundwärme 800 W, Wärmekapazität 12 MJ/K, UA 300 W/K und feste PI-Verstärkungen 0,6 und 0,0004. Alle Originalstichproben werden dargestellt, einschließlich des zuletzt gehaltenen Befehls. Das Bewertungsband bleibt 23–25 °C. Fehler- und Bandzeit verwenden Intervallanfänge; Extrema schließen Endpunkte ein. Das Modell schließt Feuchtigkeit und Sensorverzögerung aus.

Die gekoppelte Steuerung behält 24 Stunden mit expliziten 60-Sekunden-Schritten bei, Beleuchtung 08–24 Uhr, Anfangswerte 24 °C/RH 70 %, 300 m³, 12 MJ/K, UA 450 W/K und 0,05 m³/s Belüftung. Die Außentemperatur beträgt 21±6 °C und RH 60 %; beleuchtete/dunkle Transpiration ist mit 2/0,35 kg/h vorgegeben. Die EIN/AUS-Schwellenwerte bleiben 23,5/24,5 °C und RH 65/75 %; die PI-Sollwerte bleiben 24 °C/RH 70 % mit den ursprünglichen festen Verstärkungen und bedingter Integration. Verletzungen verwenden aktualisierte Zustände gegenüber 23–25 °C und RH 60–80 %. Die Gesamtvariation summiert absolute Befehlsänderungen, nicht Schaltvorgänge. Die ursprüngliche Überlappungsmetrik zählt positive Kühl- und Entfeuchterbefehle, selbst wenn die Innenraum-Nachheizung auf null gesetzt ist.

Das gekoppelte Modell begrenzt Wasser gegenüber der Sättigung bei der vorherigen Temperatur, bevor die Temperatur aktualisiert wird; es stellt kein neues Gleichgewicht der Kondensation nach der Kühlung her und gibt keine Kondensationswärme zurück. Kühlung ist rein sensibel; Trocknung ist eine vorgegebene Massensenke mit separater Nachheizung. Es gibt kein Verdampfermodell, keine Aktuatorverzögerung, keine Sensordynamik und keine CO₂-Kopplung. Die beiden Labore sind eigenständige synthetische Experimente, keine austauschbaren Konfigurationen. Thermische kWh sind kein Strom, und Grenzwerte/Voreinstellungen sind didaktische Annahmen, keine Kultur-Einstellungen oder Gerätedimensionierung. Die ursprünglichen Kernel, Konfigurationen, ZIP-Dateien und Referenzergebnisse bleiben erhalten.

cooling: experiment.py · cooling_kernel.py · config.json

coupled: experiment.py · coupled_kernel.py · config.json

CEA-Temperatur- und Feuchtigkeitssteuerung – warum Kühlung, Trocknung und Belüftung zusammenwirken

Temperatur und RH können getrennte Zielwerte haben, doch Aktuatoren wirken selten nur auf eine Größe. Eine Kühlschlange entzieht sensible Wärme und kann unterhalb des Taupunkts Wasser kondensieren. Manche Entfeuchter sammeln Wasser und geben dabei sensible Wärme in den Innenraum zurück. Belüftung transportiert Temperatur, Dampf und CO₂ gemeinsam entsprechend den Außenbedingungen. Unabhängige Temperatur- und Feuchtigkeitsschalter können sich daher gegenseitig entgegenwirken.

Diagram 1 · Use the button to switch views

Diagramm: Duskcoil. Ein Schema auf Verantwortungsebene, unabhängig von einer bestimmten Geräteanordnung.

Trennen Sie Zustände von Befehlen

Das Labor zur Wärmebilanz speichert die Raumtemperatur T; das Labor zur Feuchtigkeitsbilanz speichert die Dampfmasse m_v. RH bleibt eine abgeleitete Größe, statt zu einem weiteren konservierten Zustand zu werden.

Die HLK-Leitlinie des US-Energieministeriums unterscheidet sensible und latente Regelung und beschreibt Wechselwirkungen von Überkühlung und Nachheizung. Die Oklahoma State University Extension behandelt ebenso die Gewächshausbelüftung als Teil sowohl der Temperatur- als auch der Feuchtigkeitssteuerung.

Supervision verhindert unbeabsichtigte Konflikte

Feuchtigkeitsgetriebene Kühlung, gefolgt von Niedertemperaturheizung, kann Kühlung und Heizung gleichzeitig laufen lassen. Das ist nicht automatisch falsch – gezielte Nachheizung kann die Feuchtigkeit senken –, doch Absicht, zulässige Dauer und Energiekosten müssen einen entworfenen Modus von sich gegenseitig aufhebenden Reglern unterscheiden.

Ein minimaler Supervisor macht Prioritäten explizit:

1. Sensorfehler, Kondensation und Geräteschutzbeschränkungen
2. Harte Temperatur- und absolute Feuchtigkeitsgrenzen
3. Normale Zielbänder und Hysterese
4. Bedingungen, die gleichzeitigen Betrieb erlauben oder verbieten
5. Leistungsgrenzen und Nebeneffekte wie CO₂-Verlust durch Belüftung

Akzeptanzbedingungen für den Reglervergleich

Vergleiche zwischen Ein/Aus-, regelbasierter und PI-Steuerung müssen Wetter, vorgegebene Transpiration, LED-Zeitplan und Anfangszustand teilen. Legen Sie Aktuatorkapazität, minimale Lauf-/Ausschaltzeit, Verzögerung, Sättigung sowie Leistungs- oder Wassersammel-Buchhaltung fest. Melden Sie Zeit außerhalb der Temperatur- und RH-Bänder, Kondensation, Schaltanzahl, gleichzeitige Heiz-/Kühlzeit und Energie getrennt. Ein einzelner mittlerer Fehler reicht nicht aus.

Verwerfen Sie Läufe, die Sensoren stillschweigend begrenzen, fehlende Werte halten, ohne dies zu deklarieren, oder nur einem Regler zukünftiges Wetter geben. Verwerfen Sie auch Läufe, die gegen die zugrunde liegenden Energie- oder Wasser-Restprüfungen verstoßen.

Dies ist ein Einstiegspunkt für den Reglerentwurf, keine kulturspezifischen Einstellungen oder Geräteempfehlungen. Die nächste Implementierung sollte nur thermische und Feuchtigkeitszustände in einer Simulation koppeln, während CO₂ als separat überwachte Beschränkung erhalten bleibt.

Referenzen

• Grid-interactive Efficient Buildings: HVAC (U.S. DOE)
• The Hobby Greenhouse (Oklahoma State University Extension)
• Assessing the Risk of Disease in Greenhouses (Penn State Extension)

Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren – Platzierung, Reaktion und Kalibrierung

Welche Temperatur sieht der Regler?

Das Labor zur Kühlreaktion trennte den Kühlbefehl von der gelieferten Kühlung. Sein Regler erhielt dennoch direkt die aktuelle Modelltemperatur. Der Schritt zu einer Anlage erfordert außerdem die Trennung von physischer Umgebung, Sensormesswert und dem an die Regelung übergebenen Wert.

Betrachten Sie einen idealen Lufttemperatursprung von 24 °C auf 26 °C und ein Messsystem, das durch eine Zeitkonstante erster Ordnung von 60 Sekunden modelliert wird. Nach 30 Sekunden beträgt sein Messwert 24,787 °C. Der Vergleich dieses Messwerts mit 25 °C übersieht eine bereits im Eingangssignal vorhandene Überschreitung. Dies ist eine illustrative analytische Berechnung, keine Anlagendaten oder Produktspezifikation.

Dieser Artikel ist ein Leitfaden zum Messdesign. Er führt das vorherige geschlossene Regelkreis-Labor nicht erneut aus und bewertet keine Produkte; sein Beispielschwellenwert ist keine Kulturempfehlung.

Geben Sie jedem Messort einen Zweck

Ein einzelner Durchschnitt aus Anbauzonen-, Zuluft- und Abluftmesswerten entfernt Informationen darüber, wo eine Änderung aufgetreten ist. Definieren Sie die interessierende Größe und den Ort, bevor Sie eine Aggregationsregel wählen. Der folgende Untersuchungsplan ist ein redaktioneller Vorschlag, keine universelle Anforderung an die Sensoranzahl.

Der Design-Leitfaden von Sensirion identifiziert repräsentative Platzierung, Gehäuse-Luftaustausch und thermische Einflüsse als Belange auf Systemebene. Die eigenständige Genauigkeit eines Sensors begründet keine installierte Genauigkeit.

Erfassen Sie für eine Erhebung Beleuchtung, Ventilatorbetrieb und Wachstumsstadium der Kultur und vergleichen Sie anschließend Positionen unter entsprechenden Betriebsbedingungen. Bewegt sich ein tragbarer Sensor zwischen Positionen, behalten Sie einen festen Referenzpunkt bei: Eine raumweite Änderung während der Erhebung kann sonst wie ein räumlicher Unterschied aussehen. Das Austauschen zweier Instrumente zwischen Positionen kann helfen, doch die Bedingungen können sich während des Austauschs ändern. Kombinieren Sie Tausch und Ko-Lokation, um die Ursache einzugrenzen.

Trennen Sie Reaktionszeit vom Protokollierungsintervall

Ein Messwert pro Sekunde begründet keine physische Reaktion von einer Sekunde. Temperatur und RH können außerdem unterschiedlich reagieren. Prüfen Sie die Definition und die installierte Konfiguration; der Design-Leitfaden beschreibt Reaktion als Erreichen von etwa 63 % eines Sprungs.

Nur für dieses Beispiel sei die Zieltemperatur T, die gemessene Temperatur T_m und die Messzeitkonstante \tau_s:

Bei anfänglichem Gleichgewicht bei 24 °C, einem konstanten Eingang von 26 °C und \tau_s=60 Sekunden lautet die Lösung T_m(t)=26-2\exp(-t/60).

Der Messwert erreicht die illustrative 25-°C-Schwelle nach etwa 41,6 Sekunden. Diskrete Protokollierung kann die Erkennung bis zur nächsten Stichprobe verzögern. Dieses Modell beginnt sofort zu reagieren; es unterscheidet sich von reiner Totzeit, während der keine Reaktion erfolgt.

Speichern Sie den folgenden Python-Code der Standardbibliothek als sensor_example.py und führen Sie python3 sensor_example.py aus, um die Tabelle und den Schwellenüberschreitungszeitpunkt zu reproduzieren. Es werden keine externen Dateien gelesen oder geschrieben.

from math import exp, log

initial, final, tau = 24.0, 26.0, 60.0
for seconds in (30, 60, 180):
    measured = final + (initial - final) * exp(-seconds / tau)
    print(f"{seconds:3d} s: {measured:.3f} C, gap {final-measured:.3f} C")
threshold = 25.0
crossing = -tau * log((final - threshold) / (final - initial))
print(f"threshold crossing: {crossing:.1f} s")

Ein realer Raum muss sich nicht sprungförmig ändern, und ein installiertes Messsystem muss keine einzelne Zeitkonstante besitzen. Berücksichtigen Sie bei der Untersuchung der Reaktion anhand von Protokollen die Dynamik des Referenzinstruments und die Zeitstempelausrichtung. Das Intervall zwischen einem Kühlbefehl und einem geänderten Messwert kombiniert Aktuator-, Lufttransport- und Messeffekte; dieses Intervall allein kann nicht den einzelnen Beitrag identifizieren.

Bewahren Sie den Wert vor und nach der Filterung

Wendet die Regelung einen gleitenden Durchschnitt oder einen anderen Filter an, protokollieren Sie sowohl die erfasste Instrumentenausgabe als auch den verarbeiteten Regelungseingang. Die erfasste Ausgabe kann bereits interne Verarbeitung enthalten. Bewahren Sie auch die Filtereinstellungen auf.

Um das vorherige Labor zu erweitern, verwenden Sie T_m-T_{sp} als PI-Fehler, während Sie die wahre Modelltemperatur T für die Auswertung beibehalten. Zählen Sie die Zeit außerhalb des Bands getrennt für gemessene und wahre Temperatur. Die hiesige Berechnung hat keine Rückkopplungsschleife und trifft daher keine numerische Aussage über resultierende Schwingungen oder zusätzliches Überschwingen.

In einer Anlage ist die wahre Temperatur nicht direkt verfügbar. Auch unabhängige Referenzmessungen tragen Unsicherheit; dokumentieren Sie Referenzinstrument, Position und Kalibrierinformationen, wenn Sie einen Vergleich melden.

Behandeln Sie Temperatur und RH als Paar

Relative Luftfeuchtigkeit drückt den Dampfdruck relativ zum Sättigungsdampfdruck bei der jeweiligen Temperatur aus. Verwenden Sie für VPD-Berechnungen Temperatur und RH, die dieselbe Luft repräsentieren, und richten Sie deren Zeitstempel aneinander aus. Die Kombination von Regaltemperatur mit Zuluft-RH misst nicht das Regal-VPD.

Eine beheizte Feuchtigkeitssonde erfordert die Unterscheidung des beheizten Messbereichs von der Umgebungsluft. Vaisalas Hinweis zu beheizten Sonden beschreibt die Verwendung einer zusätzlichen Umgebungstemperaturmessung, um die Umgebungs-RH zu erhalten. Folgen Sie der Ausgabespezifikation des gewählten Instruments, statt jede Ausgabe einer beheizten Sonde als Anbauzonentemperatur und -RH zu behandeln.

Wenn Sie Werte an das VPD-Labor übergeben, unterscheiden Sie eine Luft-Temperatur-Berechnung von einer Blatt-Luft-Berechnung unter Verwendung der Blatttemperatur. Ohne eine Blatttemperaturmessung kennzeichnen Sie das luftbasierte Ergebnis nicht als gemessenen Blattzustand.

Halten Sie Kalibrierung, Justierung und Platzierungserhebungen getrennt

Vaisalas Kalibrierhinweis unterscheidet den Vergleich mit einer Referenz von der Justierung eines Instruments. Übereinstimmung an einem Punkt verifiziert nicht den gesamten Betriebsbereich. Wählen Sie Vergleichspunkte und Akzeptanzgrenzen unter Berücksichtigung von Betriebsbereich und Referenzunsicherheit.

Erfassen Sie Instrumenten-ID, den Messwert vor der Justierung, den Referenzmesswert, Stabilisierungsbedingungen und das Datum. Erfolgt eine Justierung, fügen Sie die Einstellungsänderungen und den nachfolgenden Vergleich hinzu. Das Verwerfen der ursprünglichen Abweichung erschwert die Bewertung früherer Anbauprotokolle.

Die Übereinstimmung zweier Instrumente schließt eine gemeinsame Verzerrung nicht aus. Kalibrierung begründet außerdem nicht, dass die installierte Position die Anbauzone repräsentiert. Führen Sie Instrumentenvergleich und Standorterhebung als getrennte Aufgaben durch.

Definieren Sie den an die Regelung übergebenen Datensatz

Die folgenden Felder sind ein vorgeschlagenes Protokollierungsdesign, kein gemessener Datensatz.

Das Halten des letzten Messwerts während eines Kommunikationsausfalls kann eine trügerisch flache Anzeige erzeugen. Geben Sie Stichprobenalter und Gültigkeit zusammen mit dem Wert weiter. Definieren Sie die Grenze für veraltete Daten und die daraus resultierende Regelungsaktion für die tatsächliche Anlage und Kultur und überprüfen Sie dieses Verhalten dann während der Inbetriebnahme.

Untersuchen Sie vor dem nächsten Experiment Instrumentenunterschiede durch Ko-Lokation, räumliche Unterschiede durch eine Standorterhebung und Latenz von der Erfassung bis zum Regelungseingang. Gemeinsam unterstützen diese Aufzeichnungen die Entscheidung, ob der Regler geändert oder der Messprozess verbessert werden soll.

Kühlreaktions-Labor – Trennung des PI-Befehls von der gelieferten Kühlung

Gleiche Kühlkapazität bedeutet keine gleiche Reaktion

Der vorherige Vergleich der gekoppelten Steuerung nahm an, dass eine Befehlsänderung Kühl- und Trocknungskapazität sofort verändert. Dieses Experiment isoliert die sensible Kühlung und lässt die gelieferte Kapazität dem Befehl schrittweise folgen. Es handelt sich um ein synthetisches Raummodell, keine gemessene Anbauanlage.

Über dieselben 12 Stunden ändert eine Erhöhung der Aktuator-Zeitkonstante von null auf 900 Sekunden den integrierten absoluten Temperaturfehler von 2,287 auf 4,351 K·h und die Mindesttemperatur von 23,419 auf 23,044 °C. Beide Fälle bleiben innerhalb des gewählten Bands von 23–25 °C. Eine binäre Bestehen-/Nichtbestehen-Bandprüfung allein verbirgt daher einen erheblichen Unterschied in der Reaktion.

Diagram 2 · Use the button to switch views

Abbildung: Duskcoil, erzeugt aus der verteilten Python-Simulation. Die rote 1800-Sekunden-Spur ist ein Stresstest. Das Band ist eine experimentelle Annahme, keine Kulturempfehlung.

Ein bewusst kleineres Experiment

Dies ist ein separates Experiment zur Isolierung der Aktuatorreaktion, keine Ein-Parameter-Wiederholung des vorherigen gekoppelten Modells. Es schließt Feuchtigkeit, Transpiration, Entfeuchter-Nachheizung und CO₂ aus. Alle Fälle verwenden 22 °C Außenluft, 800 W Hintergrundwärme und zusätzliche 8.000 W beleuchtungsbezogene sensible Wärme zwischen Stunde 2 und 8. Die 8.000 W sind keine Schätzung des elektrischen Beleuchtungsbedarfs.

Das DOE-Projekt zur Trennung von sensibel und latent beschreibt Technologie, die Temperatur- und Feuchtigkeitslasten getrennt behandelt. Dieses Raummodell reproduziert diese Ausrüstung nicht; Feuchtigkeitsregelung und Stromverbrauch erfordern zusätzliche Modelle und Bewertung.

Geben Sie Befehl und gelieferter Ausgabe separate Variablen

Definieren Sie den Fehler so, dass eine Temperatur über dem Sollwert die Kühlung erhöht. Die auf 0–1 begrenzte PI-Ausgabe ist der Befehl u. Die gelieferte Kühlung als Anteil der maximalen Kapazität ist a.

Dies ist eine Verzögerung erster Ordnung. Bei konstantem Befehl deckt eine Zeitkonstante etwa 63,2 % der angeforderten Änderung ab. Eine Zeitkonstante von 900 Sekunden bedeutet nicht, dass 900 Sekunden lang nichts geschieht: Das wäre Totzeit. Die gelieferte Ausgabe beginnt bei null; nur der Fall mit Zeitkonstante null folgt dem Befehl unverzüglich.

Der Raum verwendet eine Bilanz der sensiblen Wärme:

Der Code hält den Befehl für jedes Zehn-Sekunden-Intervall konstant und berechnet den Endpunkt sowie den Intervallmittelwert des Aktuators analytisch. Die Raumtemperatur verwendet das explizite Euler-Verfahren mit intervallgemittelter Kühlung. Dies vermeidet, dass die Kühlrate am Endpunkt so gezählt wird, als wäre sie über das gesamte Intervall geliefert worden.

Der PI-Regler verwendet bedingte Integration: Er friert das Integral ein, wenn der unbeschränkte Befehl über seiner oberen Grenze liegt und der Fehler ihn weiter in die Sättigung treiben würde, erlaubt aber Integration, die die Sättigung auflöst. MathWorks unterscheidet diese Methode von der Verfolgung der tatsächlichen Aktuatorausgabe. Hier ist nur die bedingte Integration implementiert; sie kompensiert selbst keine Aktuatordynamik.

Vergleichen Sie Metriken über dasselbe Intervall

Der integrierte absolute Fehler akkumuliert |T-T_{sp}|, sodass sich warme und kalte Abweichungen nicht aufheben können. Banddauer und Fehler verwenden die Temperatur zu Beginn jedes Intervalls: Es sind Zehn-Sekunden-Näherungen. Minima und Maxima schließen alle Rasterendpunkte ein, einschließlich des Anfangs- und Endzustands.

Beim Abschalten der Beleuchtung sinkt der Eintrag sensibler Wärme sofort, während die gelieferte Kühlung schrittweise abklingt. Vergleichen Sie die verbleibende Ausgabe im unteren Panel nach der Befehlsabnahme mit der kalten Abweichung im oberen Panel. Erhöhte Kühlwärme kann nicht direkt als erhöhter Strom oder erhöhte Kosten interpretiert werden: Es gibt kein Kühl-COP-, Pumpen- oder Ventilatormodell.

Ausführen und dann eine Bedingung ändern

Entpacken Sie das reproduzierbare ZIP in ein leeres Verzeichnis. Berechnung und Tests benötigen nur Pythons Standardbibliothek; die Validierung erfolgte mit Python 3.12.

python3 reproduce.py
python3 -m unittest -v
python3 experiment.py config.json --tau 900 --csv trace-local.csv
python3 experiment.py config.json --tau 1800

reproduce.py verifiziert die verteilten Datei-Hashes und berechnet die gespeicherten 0-, 300- und 900-Sekunden-Fälle neu. Der CSV-Export weigert sich, eine bestehende Datei zu überschreiben. Die letzte CSV-Zeile trägt den vorangehenden gehaltenen Befehl; sie stellt keine neue Regelungsaktualisierung am Endpunkt dar.

Einzeldownloads: Konfiguration, Berechnungsquellcode, Referenzergebnisse, 1800-Sekunden-Ergebnis, 900-Sekunden-CSV und Manifest.

Versuchen Sie zunächst 1800 Sekunden, ohne die Verstärkungen zu ändern. Dies verbringt 3,650 Stunden außerhalb des Bands. Dies bedeutet das Scheitern des gewählten Akzeptanzkriteriums, keine Divergenz oder einen nachgewiesenen Gerätefehler. Kehren Sie dann zu 900 Sekunden zurück und ändern Sie dt_s auf 5, um Diskretisierungseffekte zu untersuchen. Das gleichzeitige Ändern aller Bedingungen verschleiert die Ursache der Verbesserung.

Numerische Korrektheit und Anlagentauglichkeit sind unterschiedliche Prüfungen

Zehn Tests decken die analytische Reaktion erster Ordnung, Intervallunterteilung, Aktuatorgrenzen, Integralfreigabe/-einfrierung, die bekannte Lösung bei konstanter Wärme, das Wärmebilanz-Residuum, Referenzausgaben, ungültige Eingaben, Halbschritt-Konvergenz und die Bandverletzung des Stresstests ab. Über die drei Standardfälle hinweg ändert die Halbierung des Schritts von zehn auf fünf Sekunden Extrema, absoluten Fehler und Kühlwärme um weniger als 0,03 °C, 0,03 K·h beziehungsweise 0,03 kWh. Numerische Konvergenz begründet nicht, dass die synthetischen Parameter eine Anlage repräsentieren.

Erfassen Sie für eine reale Installation Befehlshistorien und Messungen, die die gelieferte Kühlung schätzen können, und trennen Sie anschließend Identifikations- und Validierungsdaten. Sensorverzögerung, minimale Laufzeiten, gestufter Betrieb, Totzeit und Feuchtigkeitskopplung sind weitere Erweiterungen. Kultursollwerte, Krankheitsrisiko und Energieeinsparprozentsätze sind keine Ausgaben dieses Experiments.

Weiterlesen

Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren untersucht Platzierung, Messreaktion und Kalibrierung, bevor Messwerte an die Regelung übergeben werden.

Gekoppeltes-Steuerungs-Labor – Vergleich von Ein/Aus und PI unter identischen Störungen

Beginnen Sie mit dem Ergebnis

Unter denselben synthetischen 24 Stunden reduziert PI die gesamte Aktuatorvariation von 34,0 auf 2,853 und die Kühlwärmeabfuhr von 182,233 auf 178,854 kWh. Doch die Temperaturverletzung steigt von 7,95 auf 10,02 h, und die gleichzeitige Kühlung plus Entfeuchter-Nachheizung steigt von 9,37 auf 14,65 h. Dieser Lauf begründet PI nicht als überlegen.

Diagram 3 · Use the button to switch views

Diagramm: Duskcoil. Gemeinsame Systemgrenze für den Reglervergleich.

Gemeinsame Bedingungen

Die thermische und die Feuchtigkeitsbilanz werden mit nur zwei Zuständen kombiniert: Raumtemperatur T und Dampfmasse m_v. Wetter, LEDs, vorgegebene Transpiration, Anfangszustand, 60-Sekunden-Schritt, 14 kW Kühlung und 2,5 kg/h Trocknung sind identisch. Der synthetische Entfeuchter gibt 1,8 kW sensible Wärme im Innenraum zurück. CO₂ bleibt getrennt.

Hysterese schaltet um 24±0,5 °C und 65/75 % RH. PI-Ausgaben sättigen bei 0–1 und verwenden bedingtes Anti-Windup. Die Verstärkungen sind synthetisch, keine abgestimmten Geräteeinstellungen.

Wie die DOE-Leitlinie erklärt, können sensible und latente Regelung Überkühlung und Nachheizung mit sich bringen. Niedrigerer Energieverbrauch allein entscheidet das Design nicht, wenn Verletzungen oder gleichzeitiger Betrieb zunehmen.

Ausführen und verifizieren

Entpacken Sie das ZIP:

python3 experiment.py config.json > result.json
python3 -m unittest -v

Siehe config.json, expected.json und experiment.py. Acht Tests decken beide Regler, Determinismus, Energie-/Wasser-Residuen und ungültige Eingaben ab.

Legen Sie vor dem Abstimmen der Verstärkungen Akzeptanzbänder, Metrikgewichte, Grenzen für gleichzeitigen Betrieb, elektrische Umrechnung und Aktuatorverzögerungen fest. Ein realer Einsatz muss Identifikations- und Validierungsdaten trennen. Dieser Artikel liefert keine Kultureinstellungen, reale Geräteeinsparungen oder eine Garantie für die Überlegenheit von PI.

Die Fortsetzung zur Kühlreaktion trennt den Befehl von der gelieferten Kühlung und variiert nur die Aktuator-Zeitkonstante.

Referenzen

• Grid-interactive Efficient Buildings: HVAC (U.S. DOE)
• The Hobby Greenhouse (Oklahoma State University Extension)