针对大跨度柔性遮阳网风热耦合形变动态补偿的控制方法与流程

本发明涉及建筑遮阳控制，具体地说，涉及一种针对大跨度柔性遮阳网风热耦合形变动态补偿的控制方法。

背景技术：

1、建筑外立面遮阳结构设置于建筑围护结构外侧，用于降低太阳辐射直接作用于建筑外墙或玻璃幕墙形成的热负荷。柔性金属遮阳网具有自重较小、透光性较好以及能够适应大尺度建筑立面等特点，安装时通常通过边界固定或张紧机构向网面施加预张力，使网面保持预定的展开形态。在室外运行过程中，为减小风荷载作用所引起的网面鼓出或偏移，还可根据网面受风状态调节边界张紧机构，以限制网面的面外形变。

2、然而，在建筑南向、西向等受日照时间较长的外立面应用场景中，大跨度柔性遮阳网经过持续日照后，金属网面温度升高并产生热伸长，使网面的实际预张紧状态相对于安装调试状态发生变化。当处于该状态的网面随后受到持续风压或阵风作用时，由于网面的当前预张紧状态已经改变，相同风压所引起的面外形变程度也会相应变化。

3、现有根据风压或网面形变对张紧机构进行调节的方式，在确定当前风致补偿量时，通常采用安装调试阶段或参考张紧状态下确定的风压与网面形变之间的响应关系。当网面经过持续日照而发生预张紧状态变化后，若仍按照所述参考状态下的响应关系确定张紧调节量，则当前控制周期得到的补偿量可能与网面的实际结构状态不匹配，仅在产生实际形变后再依靠形变反馈进行修正，还会使前序补偿存在偏差；基于此，亟需一种针对大跨度柔性遮阳网风热耦合形变动态补偿的控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种针对大跨度柔性遮阳网风热耦合形变动态补偿的控制方法，以解决上述背景技术中提出的如何在大跨度柔性遮阳网的预张紧状态发生变化时，使风致形变补偿所依据的响应参数与网面当前结构状态相匹配，并据此对网面的面外形变进行动态调节的问题。

2、为实现上述目的，本发明目的在于提供了一种针对大跨度柔性遮阳网风热耦合形变动态补偿的控制方法，包括以下步骤：

3、s1、获取当前控制周期内目标柔性遮阳网对应的网面数据、以及所述目标柔性遮阳网在参考张紧状态下的参考预张力以及与所述参考预张力对应的基准风致形变响应参数；

4、其中，所述网面数据包括网面风压数据、网面温度数据、网面张力数据和网面形变数据；

5、s2、根据所述网面温度数据确定所述目标柔性遮阳网的当前热状态，并结合所述当前热状态和所述网面张力数据，确定表征当前网面张紧基线的当前有效预张力；

6、s3、基于所述当前有效预张力相对于所述参考预张力的变化程度，计算当前控制周期对应的有效预张力保持系数；

7、s4、基于所述有效预张力保持系数对所述基准风致形变响应参数进行修正，得到与所述当前有效预张力相匹配的当前风致形变响应参数；

8、s5、根据所述网面风压数据与所述当前风致形变响应参数确定风致预调节量，并根据所述网面形变数据确定所述目标柔性遮阳网相对于目标形变范围的形变偏差，基于所述风致预调节量和形变偏差计算得到目标边界调节位移；

9、s6、控制设置于所述目标柔性遮阳网边界的张紧机构按照所述目标边界调节位移调节所述目标柔性遮阳网的边界张紧状态，并获取调节后的网面形变数据，根据所述调节后的网面形变数据确定下一控制周期对应的形变偏差。

10、作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，根据所述网面温度数据确定所述目标柔性遮阳网的当前热状态,涉及以下步骤：

11、按照采集时刻将当前控制周期内的所述网面温度数据划分为多个连续温度评价时段，并根据各所述温度评价时段内的网面温度数据分别确定对应的代表网面温度；

12、根据相邻所述温度评价时段之间的代表网面温度变化方向和温度变化量，确定各所述温度评价时段对应的热状态，其中，热状态包括升温状态、温度稳定状态和降温状态；

13、从当前控制周期的末端向前确定连续保持相同热状态的温度评价时段，并将连续保持的所述热状态确定为所述当前热状态；

14、并将连续保持所述当前热状态的时间范围确定为张力评价时段。

15、作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，结合所述当前热状态和所述网面张力数据，确定当前有效预张力,涉及以下步骤：

16、提取所述张力评价时段内相互时间对应的网面风压数据和网面张力数据，并根据所述网面风压数据在相邻采集时刻之间的变化量确定风压变化量；

17、将所述风压变化量超过预设风压变化阈值的连续时间范围确定为瞬态风压扰动时段，并确定所述瞬态风压扰动时段对应的网面张力数据；

18、从所述张力评价时段对应的网面张力数据中排除所述瞬态风压扰动时段对应的网面张力数据，对剩余网面张力数据进行统计得到当前张力基线值，并将所述当前张力基线值确定为所述当前有效预张力。

19、作为本技术方案的进一步改进，所述s3中，计算所述有效预张力保持系数，涉及以下步骤：

20、计算所述当前有效预张力与所述参考预张力之间的预张力差值，根据所述预张力差值的正负确定所述当前有效预张力相对于所述参考预张力的变化方向；

21、计算所述当前有效预张力与所述参考预张力之间的比值，并根据所述比值得到所述有效预张力保持系数，以表征所述目标柔性遮阳网当前张紧状态相对于所述参考张紧状态的保持程度。

22、作为本技术方案的进一步改进，所述s4中，确定当前控制周期对应的基准风致形变响应参数,涉及以下步骤：

23、根据当前控制周期内的所述网面风压数据确定当前网面风压值；

24、将所述当前网面风压值与预设的多个连续风压区间进行匹配，确定所述当前网面风压值所属的目标风压区间；

25、获取所述参考张紧状态下分别与各所述风压区间对应的基准风致形变响应参数，并将与所述目标风压区间对应的基准风致形变响应参数确定为当前控制周期对应的待修正基准风致形变响应参数。

26、作为本技术方案的进一步改进，所述s4中，根据所述有效预张力保持系数对所述待修正基准风致形变响应参数进行修正，涉及以下步骤：

27、根据所述预张力差值的正负确定所述待修正基准风致形变响应参数的修正方向；

28、其中，当所述预张力差值小于零时，确定所述待修正基准风致形变响应参数的增大修正方向；当所述预张力差值大于零时，确定所述待修正基准风致形变响应参数的减小修正方向；

29、根据所述有效预张力保持系数确定所述目标柔性遮阳网当前张紧状态对应的响应参数修正量；

30、当所述修正方向为增大修正方向时，将所述响应参数修正量叠加至所述待修正基准风致形变响应参数，得到所述当前风致形变响应参数；

31、当所述修正方向为减小修正方向时，从所述待修正基准风致形变响应参数中扣除所述响应参数修正量，得到所述当前风致形变响应参数。

32、作为本技术方案的进一步改进，所述s5中，根据所述网面风压数据与所述当前风致形变响应参数确定所述风致预调节量，涉及以下步骤：

33、以所述目标柔性遮阳网的网面法向为方向基准，根据当前控制周期内的所述网面风压数据确定当前网面风压值以及对应的风压作用方向；

34、根据所述当前网面风压值和所述当前风致形变响应参数确定当前风压作用下的预计面外形变量，并根据所述风压作用方向确定所述预计面外形变量对应的预计面外形变方向；

35、基于所述预计面外形变量、所述预计面外形变方向以及所述目标形变范围，确定当前风压作用对应的风致形变预补偿量；

36、根据所述风致形变预补偿量与边界调节位移之间的预设对应关系，确定对应的边界预调节位移以及边界预调节方向，并按照预设的边界调节方向基准对所述边界预调节位移进行方向赋值，得到所述风致预调节量。

37、作为本技术方案的进一步改进，所述s5中，基于所述风致预调节量和形变偏差计算目标边界调节位移，涉及以下步骤：

38、根据当前控制周期内的所述网面形变数据确定所述目标柔性遮阳网相对于目标展开位置的当前实际面外形变量以及实际面外形变方向；

39、将所述当前实际面外形变量及实际面外形变方向与所述目标形变范围进行比较：

40、当所述当前实际面外形变超出所述目标形变范围时，根据超出所述目标形变范围的形变量及其方向确定所述形变偏差；当所述当前实际面外形变位于所述目标形变范围内时，将所述形变偏差确定为零；

41、根据所述形变偏差与边界调节位移之间的预设对应关系确定反馈边界调节位移以及反馈调节方向，并按照所述边界调节方向基准对所述反馈边界调节位移进行方向赋值，得到反馈调节量；

42、按照所述边界调节方向基准对所述风致预调节量和所述反馈调节量进行代数叠加，得到所述目标边界调节位移。

43、作为本技术方案的进一步改进，所述s6中，调节所述目标柔性遮阳网的边界张紧状态并确定下一控制周期对应的形变偏差，涉及以下步骤：

44、根据所述目标边界调节位移的正负以及预设的边界调节方向基准确定当前边界调节方向，并根据所述目标边界调节位移的绝对值确定当前边界调节位移大小；

45、控制设置于所述目标柔性遮阳网边界的张紧机构按照所述当前边界调节方向和当前边界调节位移大小执行边界调节，以改变所述目标柔性遮阳网的边界张紧状态；

46、获取当前控制周期边界控制结束后的网面形变数据，并根据所述网面形变数据确定调节后的实际面外形变量以及实际面外形变方向；

47、将所述调节后的实际面外形变量以及实际面外形变方向与所述目标形变范围进行比较，以确定形变偏差；

48、具体的，当所述调节后的实际面外形变量位于所述目标形变范围内时，将下一控制周期对应的形变偏差确定为零；

49、当所述调节后的实际面外形变量超出所述目标形变范围时，根据超出所述目标形变范围的剩余形变量及其方向确定剩余形变偏差，并将所述剩余形变偏差确定为下一控制周期对应的形变偏差。

50、与现有技术相比，本发明的有益效果：

51、1、该针对大跨度柔性遮阳网风热耦合形变动态补偿的控制方法中，通过根据网面温度数据确定当前热状态，并在所述当前热状态对应的张力评价时段内排除瞬态风压扰动时段对应的网面张力数据后确定当前有效预张力，使所述当前有效预张力能够表征目标柔性遮阳网在当前热状态下的实际张紧基线，降低短时风压扰动产生的瞬态张力变化对预张紧状态判断的影响，解决持续日照条件下当前预张紧状态难以准确确定的问题。

52、2、该针对大跨度柔性遮阳网风热耦合形变动态补偿的控制方法中，通过根据当前有效预张力相对于参考预张力的变化确定有效预张力保持系数，并据此对基准风致形变响应参数进行修正，得到与当前有效预张力相匹配的当前风致形变响应参数，使风致形变补偿所采用的响应参数能够随目标柔性遮阳网当前张紧状态变化进行调整，解决持续日照引起预张紧状态变化后，参考张紧状态下的基准风致形变响应参数与当前网面结构状态不匹配的问题。

53、3、该针对大跨度柔性遮阳网风热耦合形变动态补偿的控制方法中，通过根据网面风压数据和当前风致形变响应参数确定风致预调节量，并结合当前实际网面形变对应的反馈调节量确定目标边界调节位移，再根据边界控制结束后的剩余形变偏差进行下一控制周期的形变调节，使当前风压对应的预调节需求与实际形变反馈需求能够共同参与边界张紧控制，解决仅在实际面外形变产生后进行反馈修正而导致前序补偿存在偏差的问题。