基于预估模糊PID的空调系统控制研究

发布时间：2020-05-27 15:42

【摘要】：变风量空调系统因其能引入新风改善空气品质而受到了广泛使用。变风量空调系统通过实时改变送入房间的风量以适应室内负荷,随时根据室内控制品质调整新风量大小来保证舒适性,同时降低能耗。但变风量空调系统存在新风分配不均和控制效果不好等问题。因此,需要对新风分配和控制策略两方面进行深入研究。本文基于灰色关联度法研究机房内空气污染物聚类,并对机房新风控制策略和控制方案进行研究。针对变风量空调在数据中心机房温度控制问题,提出一种预估模糊PID控制策略,并进行了仿真研究。搭建了变风量空调试验平台并完成相关试验研究。首先,基于灰色关联度法分析机房气体各污染物对室内空气品质的影响程度,得到了各污染物之间的综合关联度,确定CO2浓度为按需通风控制策略的最佳控制指标。根据全面通风理论方程建立房间预测CO2浓度模型,并通过CO2浓度稀释方程得到机房最小新风量计算公式。提出MSE方程修正策略对新风控制进行优化,根据污染物浓度调整新风比。其次,为解决数据中心机房温度控制不佳的问题,提出一种预估模糊PID控制策略。通过仿真对该控制策略与模糊PID控制和PID控制进行对比分析。正常工况下预估模糊PID控制超调量分别下降18.0%与10.3%,复杂工况下超调量分别降低26.5%和21.3%,调节时间减少116.9s和93.0s。改变设定温度后,预估模糊PID控制的超调量为1.8%、调节时间为220.1s,传递函数增益增大后,预估模糊PID控制超调量增加仅有2.8%。仿真结果表明预估模糊PID控制动态性能更好、鲁棒性更强、控制效果更佳。最后,搭建了变风量空调试验平台并设计平台控制系统,完成了预估模糊PID控制的PLC程序编写。实验结果表明,预估模糊PID控制的稳定时间比模糊PID控制和PID控制分别少4 min和6 min。在高温干扰下对比,预估模糊PID控制分别减少4.7%和3.4%,温度波动减少1.1℃和0.8℃。预估模糊PID控制比常规方式拥有更好动态性能和适应性。
【图文】：

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逡逑图３．２机房温度实测图逡逑Ｆｉｇ．３．２邋Ｒｏｏｍ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邋ｃｈａｒｔ逡逑本章研究的某公司数据中心机房某日高负荷运行时实测温度如下３．２图所示，逡逑其中温度数据每半小时记录一次。机房空调设定温度为２３°Ｃ。根据数据中心运行逡逑２４逡逑

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逦｜邋｜逦逡逑图３．１变风量空调系统原理图逡逑Ｆｉｇ．３．１邋ＶＡＶ邋ａｉｒ邋ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ逡逑变风量空调系统风道循环过程为：制冷后的冷气通过风机和末端风阀经送风逡逑通道进入机房，机房内空气通过回风通道送出，其中一部分回风通过回风阀与室逡逑外新风混合重新进入制冷循环中，另一部分回风从排风阀处排出室外，而混合后逡逑的空气再次通过空气处理设备过滤、除湿和制冷后经送风通道再次进入机房。末逡逑端风阀根据室内负荷来调节风机转速，控制进入机房风量。逡逑３．２．２机房实测温度分析逡逑３２邋－１逡逑３0邋－逦一？一实际温度逡逑２８邋－逦设定温度逡逑—２０邋－逡逑１８逦－邋ｉ邋＜邋ｉ邋ｌ邋１邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋：邋ｔ邋ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋１邋１邋ｉ邋ｔ邋Ｉ邋Ｉ邋ｔ＇邋ｔ邋Ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋Ｉｆ邋；邋ｉ邋！邋（邋ｉ邋ｉ邋ｔ邋！邋Ｉ邋ｉ邋ｋ邋１邋！邋Ｉ邋ＳＩ逡逑0000000000000000逡逑ｏｍｏｎｎｏｒｏｏｍｏｍｏｍｏｒｏｏｍ逡逑？邋？逦？？逦■肇逦■＿逦？邋■逦？邋？逦？？逦■逦？逦■■逦■■逦？逦？逦？邋？逦■＿逦■■逡逑ＯＴＨｒｏ＇ｖｉ－ｔｊＤｒ＾ｏ＾ＯｆＮｍＬｎｖＤｏｏｏ＾ＴＨｔＮ逡逑ｒＨ逦ｔＨ邋ｔＨ邋ｔＨ逦ｒＨ逦ｔ－Ｉ逦ｒＨ邋ｆＮ逦（Ｎ逡逑逦逦逡逑图３．２机房温度实测图逡逑Ｆｉｇ．３．２邋Ｒｏｏｍ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ邋ｃｈａｒｔ逡逑本章研究的某公司数据中心机房某日高负荷运行时实测温度如下３．２图所示
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU831.3;TP273.4

【参考文献】