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大型公共建筑中央空调系统能耗占建筑总能耗的比例高达40%以上,中央空调系统的节能优化控制是建筑节能的重点。虽然现阶段我国的中央空调节能运行受到广大学者的关注,但是建筑供冷负荷的控制多以经验调节为主,缺乏相应的理论支撑,容易导致室内热舒适性难以满足需求且能耗存在浪费现象,因此,完善建筑供冷负荷的控制策略,对于指导中央空调的节能优化运行具有重要意义。本文提出建筑供冷负荷的模型预测控制策略,通过分析建筑热工特性,建立基于等效电路法的建筑热模型,并在此模型基础上,综合考虑空调能耗和建筑热舒适性,设计供冷负荷的模型预测控制策略,以广东省某大型办公建筑为研究对象验证了该控制策略的有效性,此外,还开发了“建筑供冷负荷节能优化软件平台”,为建筑供冷负荷模型预测控制提供了相应的软件平台。本文的主要研究工作包括:(1)大型公共建筑的围护结构十分复杂,难以从机理出发进行热工特性建模,本文将建筑的非稳态传热过程简化为等效的RC电路,建立三阶状态方程形式的建筑热模型,然后根据实测数据,通过递推最小二乘法(Recursive Least Squares,RLS)对模型参数进行在线辨识,构造伪测量值,利用卡尔曼滤波(Kalman Filtering,KF)对室温预测值进行校正。结果表明,相比单一RLS算法,RLS-KF算法的室温预测精度和稳定性更高,当采样周期为15 min时,期望误差百分比降低80.3%。(2)大型公共建筑是具有大惯性、非线性、时变性的非稳态热工系统,常规控制策略难以满足实时性和稳定性的控制要求,本文提出了建筑供冷负荷的模型预测控制策略,并基于预测步数和权重矩阵超参数寻优的整定控制器性能。首先,利用状态方程和天气预报信息,递推演绎室温多步预测方程;然后构造权衡热舒适性和能耗的代价函数,通过求解带约束的二次规划问题,实现空调供冷负荷的滚动优化;同时,引入参数辨识和状态观测作为反馈校正环节。仿真结果表明:相比PID控制,模型预测控制的温控精度更高,并且能够降低8.5%的能耗。(3)此外,中央空调系统的相关运行数据在采集、传输和存储过程中,由于传感器故障、通信干扰、网络延迟等原因,难免产生异常,为避免对控制系统造成干扰,提出基于自回归模型的异常数据在线识别和修复方法,该方法对异常数据的平均识别率达到97.2%,修复的均方误差为0.413。(4)结合工程实际,开发一套“建筑供冷负荷节能优化软件平台”,对数据在线预处理方法、建筑热工特性建模方法以及空调供冷负荷的模型预测控制方法进行封装,为中央空调操作人员提供有效的数据分析和模型预测控制平台。