空调房间温度模糊分数阶PID控制器设计及其性能分析

发布时间：2020-01-16 21:57

【摘要】：随着科学技术的发展和人们对生活、工作环境舒适度要求的提高,中央空调系统在建筑领域中得到了广泛的应用。但是,中央空调系统在提供给人们一个舒适的生活、工作环境的同时,也带来了能源消耗的问题。如何在保证人们舒适度要求的基础上,如何最大程度地降低空调能耗是空调技术人员面临的最根本的问题,这也使得空调节能控制技术越来越受到关注。针对空调系统室温控制对象具有大时滞和大惯性等特点,如何设计合理的控制器,使空调控制系统能够快速、准确的调节被控参数达到设定值是空调参数控制技术的最终目标。 本文基于分数阶PID和模糊控制理论,将分数阶PID算法及模糊控制理论相结合,提出了空调房间室温模糊分数阶PID控制器设计方案及其相应的控制系统组态。运用MATLAB软件,对该控制器及控制系统进行了模拟和分析。分别对控制性能指标和控制其参数进行分析和整定。结果表明,该控制器的设计方案是可行的,达到了预期的控制目标。全文主要研究内容如下： 1.基于传递函数及方框图,对空调房间室温控制对象、空气处理机组、温度测量传感器、控制器、执行器等环节的输入＼输出特性进行了分析,给出了相应的传递函数数学表达式。 2.以空调工艺对室温控制的要求为前提,综合分数阶PID控制和模糊控制方式,提出了室温模糊分数阶PID控制器的设计方案、步骤以及基于模糊规则的控制器参数的整定方法。在制冷、制热两种模式下,分别对室温模糊分数阶PID控制器进行了数值仿真。结果表明,该控制器的设计是可行的,相应的控制系统各项性能指标也满足预期的设计要求。 3.对于相同的室温控制对象,分别施加专家PID控制和模糊分数阶PID控制,且对控制效果进行数值仿真和分析比较。结果表明,本文提出的模糊分数阶PID控制器无论在超调量、控制精度,还是在调节时间等性能指标方面,都有较为明显的优势。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU831

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本文编号：2570476