基于嵌入式系统的VAV中央空调末端控制器设计与实现

发布时间：2017-04-07 10:22

  本文关键词：基于嵌入式系统的VAV中央空调末端控制器设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：VAV(Variable Air Volume,变风量)中央空调系统主要通过末端装置调节室内温度,末端装置是中央空调系统热交换的最后环节,更是系统中最能体现控制和节能效果的重要装置之一。目前,VAV空调系统末端控制器大多采用资源少、功能单一的单片机作微控制器,导致控制器功能少;常采用单一、有线传感器采集环境信息的采集方式,这种方式布线繁杂且不够灵活美观;仅将一些简单的控制策略应用在末端控制器中,末端控制器的控制性能较差;对于如何改善环境监控的便捷性尚未提出较好的解决方案。针对上述问题,本文主要完成了:基于嵌入式系统设计VAV系统末端控制器,改善房间环境信息的采集方式和监控方式,以及智能控制策略在末端控制器中的应用这三方面内容。本文阐述了VAV空调系统控制技术的国内外研究现状,分析了VAV空调控制系统与嵌入式系统的系统结构与工作原理,设计并实现了基于嵌入式系统的VAV系统末端控制器。在硬件系统方面,控制器主要采用ARM9微处理器S3C2440为核心的嵌入式开发板,以CC2430微控制器为主控的无线传感器网络开发套件,并设计了D/A硬件电路并制PCB板。在软件系统方面,控制器选用Linux 2.6.30操作系统以及专用于无线传感网络的TinyOS操作系统,并利用嵌入式系统的多任务管理机制实现多线程编程,先后完成了内核的裁剪与移植、根文件系统的制作与移植、D/A驱动程序设计和Qt/E应用程序设计;此外,基于TCP/IP网络协议,采用Java语言设计手机App,并用Qt语言开发了嵌入式网络服务器功能。本文最终实现了:(1)基于嵌入式系统开发VAV空调末端控制器,控制效率更高;(2)实时、无线采集空调房间内多点温湿度,温湿度采集更准确、便捷;(3)将模糊PID控制策略移植到嵌入式末端控制器中,控制效果更佳;(4)Wi-Fi网络下能通过手机App无线查看当前房间内实时温湿度信息,快捷设定房间温度,监控便捷,人机交互界面友好。通过实际测试得到如下结论:所设计的末端装置控制器无线数据采集准确,能够准确表征房间的环境参数;对于控制系统的非线性,不确定性及负载突变等实际常出现的特性,控制器超调量小,稳态精度高,表现出良好的控制效果;可以通过手机App无线监控房间温度。该基于嵌入式系统的VAV空调末端控制器可广泛应用于家庭、商场、剧院、体育馆等场所。
【关键词】：嵌入式系统 模糊PID ARM9 末端控制器 Wi-Fi
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 背景与意义9-10
• 1.2 VAV中央空调控制方法研究动态10-14
• 1.2.1 国外VAV中央空调控制方法研究现状10-11
• 1.2.2 我国VAV中央空调控制方法研究现状11-14
• 1.3 论文研究的主要内容与结构14-17
• 1.3.1 论文主要内容14-15
• 1.3.2 论文结构15-17
• 第2章 VAV空调系统与嵌入式系统17-23
• 2.1 VAV空调系统17-18
• 2.1.1 VAV空调系统结构及工作原理17-18
• 2.1.2 VAV空调系统的特点18
• 2.1.3 VAV空调系统末端装置18
• 2.2 嵌入式系统18-22
• 2.2.1 嵌入式系统的构成19-20
• 2.2.2 嵌入式处理器20-21
• 2.2.3 Linux嵌入式操作系统21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 VAV空调系统嵌入式末端控制器设计23-44
• 3.1 VAV系统末端控制器总体设计方案23-25
• 3.2 VAV系统嵌入式末端控制器设计25-43
• 3.2.1 硬件系统设计25-30
• 3.2.2 软件系统设计30-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第4章 基于模糊PID的VAV空调系统控制策略研究与实现44-53
• 4.1 模糊控制与PID控制原理44-47
• 4.2 VAV系统模糊PID控制策略设计47-51
• 4.2.1 VAV系统模糊PID输入输出变量的模糊化设计48
• 4.2.2 VAV系统模糊规则和推理算法设计48-51
• 4.3 VAV系统模糊PID控制策略嵌入式应用程序设计51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 VAV空调系统嵌入式末端控制器测试53-61
• 5.1 VAV系统嵌入式末端控制器人机交互界面功能测试53-54
• 5.2 VAV系统嵌入式末端控制器无线监控功能测试54-55
• 5.3 VAV系统嵌入式末端控制器控制策略性能测试55-59
• 5.4 本章小结59-61
• 第6章 结论61-63
• 6.1 总结61
• 6.2 展望61-63
• 参考文献63-67
• 在学研究成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：290245