组合式空气处理机组节能控制的研究与实现

发布时间：2017-04-14 11:16

  本文关键词：组合式空气处理机组节能控制的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着空调系统的广泛应用,空调能耗问题也日益突出,据统计,我国建筑能耗约占社会总能耗的40%,而空调能耗是建筑能耗的主要部分。空气处理机组是空调系统的主要调节机构,因此,在能源问题日益突出的今天,研究一种高效节能的空气处理机组具有十分重要的意义。目前空调大部分时间都是在部分负荷下运行,且在运行中表冷器的降温除湿与加热器的再加热造成冷热抵消现象,使得能源浪费严重。另外,由于空调系统大滞后、耦合性强、多扰动等特点,传统的控制方法难以实现良好的控制品质。若是能在满足控制空调房间温湿度的同时,最大限度的降低空调系统的能耗,将会带来良好的社会效益。课题旨在研究一款高效节能的空气处理机组控制器。首先,本文从节能策略与控制效果两方面对空调系统的控制方法进行了研究。一方面,为使空调系统最大限度的降低能耗,本文从原理上分析了降低空调能耗的有效途径,总结出了可以通过调节空调系统送风量、露点温度、新回风混合比例、送风温度等参数来降低空调系统能耗的结论,并结合空调房间的实时冷热负荷与空调机组的能耗模型提出了一种空气处理机组节能控制策略;另一方面,为了使空调系统在大滞后、强耦合、多干扰的特点下能够取得良好的控制效果,本文设计了一款模糊自整定PID参数控制器,并在Simulink平台上对模糊自整定PID参数控制算法与传统PID控制算法的控制效果作了仿真比较,结果表明模糊自整定PID控制算法在减小系统超调、抗干扰等方面明显优于传统PID控制算法。其次,本文设计了一款空气处理机组控制器,该控制器硬件方面基于STM32f103系列单片机,并以此为基础设计了开关量输入输出、模拟量输入输出、串口通信等硬件模块,使其能够适用于更多类似的空调系统。软件方面,移植了嵌入式实时操作系统uC/OS-II,并基于该平台实现了空调系统的多任务编程,多任务编程的特点使得程序在稍加修改的情况下可以适应功能更为丰富的空调系统。最后,本文对设计的空气处理机组控制器的各模块功能进行了测试,测试结果表明该控制器基本实现了空气处理机组的控制功能。
【关键词】：空调 节能 模糊自整定PID 控制器
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657.2;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.1.1 中国能源现状11-12
• 1.1.2 建筑能耗与空调能耗12
• 1.1.3 课题研究的意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-14
• 1.2.1 国外研究现状13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 本课题研究的主要内容14-15
• 第二章 空气处理机组概述15-20
• 2.1 空气处理机组系统介绍15
• 2.2 空气处理机组控制回路15-19
• 2.2.1 夏季模式空气处理过程16
• 2.2.2 夏季模式自动控制的实现16-17
• 2.2.3 冬季模式空气处理过程17
• 2.2.4 冬季模式自动控制的实现17-18
• 2.2.5 过渡季模式空气处理过程18-19
• 2.2.6 过渡季模式自动控制的实现19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 空气处理机组的节能方法20-24
• 3.1 空调系统耗能特点与节能途径20-23
• 3.1.1 建筑空调负荷的概念20-21
• 3.1.2 减少空调负荷的原理21
• 3.1.3 影响空调系统能耗的主要因素21-22
• 3.1.4 空气调节的节能途径与方法22-23
• 3.2 本章小结23-24
• 第四章 空气处理机组的节能控制策略24-28
• 4.1 送风量的调节24-25
• 4.2 露点温度的调节25-26
• 4.3 混合风阀开度的调节26-27
• 4.4 送风温度的调节27
• 4.5 空气处理机组节能控制策略27
• 4.6 本章小结27-28
• 第五章 空气处理机组运行仿真28-42
• 5.1 空气处理机组仿真模型建立28-32
• 5.1.1 房间温度仿真模型28
• 5.1.2 房间湿度仿真模型28-29
• 5.1.3 表冷器仿真模型29-30
• 5.1.4 加热器仿真模型30-31
• 5.1.5 系统的传递函数矩阵31-32
• 5.2 系统模型参数求解32-33
• 5.3 空气处理机组仿真算法研究33-41
• 5.3.1 模糊控制算法原理34-38
• 5.3.2 参数自整定模糊PID控制器仿真38-41
• 5.4 本章小结41-42
• 第六章 组合式空气处理机组控制系统设计42-67
• 6.1 控制器控制要点分析42-43
• 6.2 控制系统总体架构43-44
• 6.3 控制系统硬件设计44-52
• 6.3.1 直流稳压电源电路设计44-46
• 6.3.2 开关量I/O电路设计46-47
• 6.3.3 模拟量输入电路设计47-49
• 6.3.4 模拟量输出电路设计49-50
• 6.3.5 STM32处理器外围电路设计及管脚分配50-52
• 6.3.6 空气处理机组控制器PCB原理图与实物图52
• 6.4 控制系统软件设计52-66
• 6.4.1 Modbus协议实现52-59
• 6.4.2 嵌入式实时系统移植59-63
• 6.4.3 基于u C/OS-II的空气处理机组控制流程软件实现63-64
• 6.4.4 节能控制策略的实现64-66
• 6.5 本章小结66-67
• 第七章 空气处理机组控制器的调试67-72
• 7.1 开关量输入输出调试67
• 7.2 输入电压检测67-68
• 7.3 输入电流检测68-69
• 7.4 输出电流检测69
• 7.5 温度测量69-70
• 7.6 与显控屏的Modbus通信测试70-71
• 7.7 测试结果分析71
• 7.8 本章小结71-72
• 第八章 结论与展望72-74
• 8.1 主要工作与结论72
• 8.2 研究展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 附录78-80

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5 谢飞武;孙培;;空气处理机组的运行模拟[J];制冷与空调(四川);2007年04期

6 谭爱华;;空气处理机组的运行故障及其分析[J];制冷;2011年04期

7 郑冬;王志毅;常银铃;;空气处理机组的创新设计与应用[J];能源与环境;2013年04期

8 王丽文;杨建;;转轮热回收式空气处理机组改进及节能效果[J];煤气与热力;2013年10期

9 郑冬;王志毅;;紧凑型空气处理机组设计[J];制冷与空调;2014年02期

10 王亮添;;新型空气处理机组的研制[J];制冷与空调;2014年08期

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1 陆辉;钱荣华;丁欢庆;;挑战传统空气处理机组——“全工况增值”空气处理机组介绍[A];二00四年浙江省暖通空调动力学术年会论文集[C];2004年

2 李洪欣;戎卫国;张晨;李力群;;空气处理机组仿真软件的编制[A];山东省第五届制冷空调学术年会论文集[C];2004年

3 童伯胜;;超小型柜式空气处理机组的研究[A];全国暖通空调制冷1998年学术年会论文集（2）[C];1998年

4 吴有筹;;关于空气处理机组送回风机组合方式的探讨[A];全国暖通空调制冷1998年学术年会论文集（2）[C];1998年

5 丁欢庆;;分散空调系统之集约型空气处理机组[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年

6 崔峧昕;;1DWL1437CL—组合式空气处理机组力学分析[A];第十七届全国反应堆结构力学会议论文集[C];2012年

7 崔峧昕;;1DWL1437CL核级组合式空气处理机组抗震分析[A];中国核动力研究设计院科学技术年报（2011）[C];2013年

8 宋志强;江洪涛;张建华;江从仁;;直接蒸发冷却式空气处理机组的试验、研制与应用[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会资料集[C];2000年

9 吴展豪;;水／地源热泵系统介绍及实例[A];首届中国制冷空调工程节能应用新技术研讨会论文集[C];2006年

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2 记者 申海洋;威柯亮相上海国际节能减排博览会[N];民营经济报;2008年

3 本报记者 吕佳琪;威柯新技术助力建筑节能[N];中国房地产报;2009年

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1 于小龙;组合式空气处理机组节能控制的研究与实现[D];杭州电子科技大学;2016年

2 舒刚;空气处理机组运行的动态模拟[D];华中科技大学;2008年

3 程昆;空气处理机组的仿真与应用研究[D];西安建筑科技大学;2006年

4 王文倩;基于Lonworks的中央空调空气处理机组设定点优化及软件开发[D];沈阳工业大学;2008年

5 马永亮;空气处理机组中一般通风用空气过滤器实际运行性能研究[D];天津大学;2010年

6 刘永哲;数字化技术在空调仿真及故障诊断中的应用[D];西安建筑科技大学;2008年

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