变风量空调系统的建模与控制仿真

发布时间：2018-03-02 18:40

  本文选题：变风量空调系统　切入点：建模　出处：《青岛理工大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：伴随着现代文明社会的进步，人们生活水平的提高和科技的发展，人们对生活环境的要求日渐提高，空调成为人们生活中必不可少的一部分。在生产和生活中，空调技术给人们带来了方便与舒适，与此同时人们也开始探究实现空调的高效运行、高度自动化控制以及节约能耗等问题的办法。传统的定风量空调系统自身控制机能存在一定的缺陷，已经难以满足现代的需求。变风量（Variable AirVolume, VAV）空调凭借其具有的灵活性和节能性，逐渐成为中央空调系统发展、研究的主流，也是目前最具发展潜力的空调系统。 变风量空调系统相对于定风量系统而言，，是通过送风量的变化或者调节送风温度来调节室内的温湿度的空调系统。通过变风量末端装置调节送风量，并调节空气处理机组（AHU）的风量，自动调节送风温度，并同时自动调节送风机的转速，减少了风机动力，节约了能耗的同时还满足了室内舒适性的要求。 论文中分析空调系统各个典型环节的特点，并推导、建立变风量空调系统表冷器、加热器、房间等的数学模型。使用计算机仿真可以实现对控制系统的性能预测，并得到其动态特性，以此对真实系统的性能作出评估，从而得到有效的控制方案。本文基于变风量空调系统各典型环节的数学模型，建立了对应的仿真模型，并对该模型在房间温度变化时的控制过程进行了仿真模拟，加入适当的输入信号观察模型的响应，验证了该模型的适用性。同时因为所建的模型具有通用性，也奠定了深入研究变风量空调系统控制策略的基础。 变风量空调系统的节能性良好，可以满足房间温度的舒适度要求，但其运行过程需要有适当的控制手段，才能保证系统运行的稳定性和优越的节能效果。传统PID控制不能在线整定参数，且其控制精度低，稳定性差，无法满足对空调的控制要求。而模糊PID控制将模糊控制理论结合传统PID，结合两者优点，将互相优化处理的三个参数输送给PID控制器，完成参数的自整定，获得满意的控制效果。模糊PID控制参数随着环境的变化具有自适应性，在达到控制要求的同时更具有准确性和高效性。 本文以VAV空调系统中的温度控制作为研究对象，进行理论上的探究。温度控制具有大惯性、延时性和非线性等特点，针对这一特点，在主回路中使用模糊PID算法的串级控制，使系统在运行过程中完成在线调整。论文中建立了VAV空调系统房间温度控制的相关数学模型，设计了房间温度控制系统，并在Simulink环境中对室温控制进行仿真研究。对串级PID控制下的室温变化以及串级自整定模糊PID控制下的室温变化情况分别进行仿真。对比仿真结果得出结论：本文采用的自整定模糊PID串级控制与前者相比不论是在控制的精确性、抗干扰性等方面都具有明显的优势。验证了本文设计的控制方法与其它常用的控制方法相比具有显著优势。所建立的模型以及设计的控制策略，达到了良好的控制效果，也满足了对系统节能和舒适的要求。对于VAV空调系统节能技术的提高和智能控制技术发展都具有一定参考价值。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP273;TB657.2

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