Sistema de control avanzado para la gestión eficiente de la climatización de un edificio

Abstract

El objetivo de este proyectoes controlar la temperatura yelconsumo energéticode un edificiode oficinas, el cual consta de un sistema de climatización centralizado. Para ello, se parte deun modelo realista desarrollado en TRNSYSque simula la evolución térmica y energéticadel edificioclimatizado. En primer lugar,se realizan simulaciones en lazo abierto sobre el edificio para identificar un modelo linealde control, a partir del simulador de alta fidelidad.A este modelo, además,se le aplica una serie de tratamientos y simplificaciones para mejorar sus características ycomportamientoal ser implementado en los sistemas de control. En segundo lugar, se implementan y analizandistintos controladores basados en control LQR(Linear-Quadratic Regulator), partiendo de laconfiguración más simple para ir aumentando su complejidad. En tercer lugar, se desarrolla un controladorpredictivobasado en modelo (Model Predictive Control, MPC),a partirel controlador LQRdesarrollado anteriormente. Por último, se hace un análisis y comparación entre las distintas leyes de control implementadas y sus resultados.

The objective of the present work is to control the temperature and energy consumption of a building driven by acentralHVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) system. To do that, a realistic model of the building and the HVAC system has been developed using TRNSYS. First, several open-loop simulations are performed on the building simulator to identify a linearmodel of the plant. This model is then refined and simplified. Secondly, different LQR(Linear Quadratic Regulator)-based optimal control laws are implemented, tested and verified by performing close-loop simulations where the temperature and energy consumption of the TRNSYS model are controlled. Thirdly,yet another step is taken and a MPC(Model Predictive Control) control law is developed and employed to control the plant. Finally, an analysis and comparison between both control strategies is carried out.