Математическое моделирование «умного термостата»

Abstract

Концепция «умного дома» занимает значимую часть обеспечения комфортного существования человека в личном и общественном пространстве. Для этого необходимо наличие высокотехнологичного оборудования с надежными инженерными и информационными технологиями, обеспечивающими контроль и управление всеми системами «умного дома». Важное место в этих системах занимает система энергообеспечения и энергосбережения «умного дома», в частности, контроль температуры в жилом или производственном пространстве. Контроль и управление температурным режимом в помещении можно осуществить только при наличии комплекса надежного программного обеспечения с выверенной на практике математической моделью. Этот комплекс должен отражать характерные черты моделируемой системы; работать в режиме реального времени; уметь подстраиваться под меняющиеся условия теплообмена. В работе предлагается математическая модель управления и контроля температурным режимом в помещении. Модель включает две составляющие: уравнение теплообмена среды внутри помещения и ПИД-регулятор. Построенная математическая модель «умного термостата» допускает аналитическое и численное решения. Аналитическое решение получено с помощью преобразования Лапласа с использованием среды вычислений Mathcad. Полученное решение правильно «отрабатывает» изменяющиеся условия теплообмена и возможно для практического применения при реализации «умного термостата».