基于史密斯预估补偿的变风量空调系统性能优化研究

发布时间：2017-06-11 18:02

  本文关键词：基于史密斯预估补偿的变风量空调系统性能优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技的进步和人民生活水平的提高,人类越来越注重建筑物的舒适性,中央空调行业迎来了蓬勃发展的机遇,而变风量空调系统因为其节能性强、灵活性高等特点占据广阔的市场份额。空调的控制系统优劣直接影响其各项控制参数,从而影响空调的运行状态和节能效率。因此,研究合适的空调温度控制方式,对于优化空调性能和节约能源具有重要意义。针对变风量空调系统具有非线性、时变性、大滞后、难以精确建立数学模型的特点以及传统PID控制和模糊控制难以进行有效控制的问题,提出了基于史密斯(Smith)预估补偿的模糊PID控制策略。首先详细介绍了变风量空调系统的控制原理,并针对末端控制型空调控制系统建立了数学模型。其次分析了PID控制器和模糊PID控制器的控制方法及其在变风量控制中的优缺点,指出这些方法在处理大滞后系统时存在的严重不足。在此基础上,提出了基于Smith预估补偿的改进控制策略。最后为了验证该控制策略的优越性,建立了三种控制方式的仿真模型并利用Matlab/Simulink模块对其进行了仿真实验。实验结果表明,改进的控制策略集合了模糊PID控制和Smith预估补偿的全部优势,使系统具有较低的调节时间和较高的精度,超调量明显减小,有效提高了VAV空调控制系统的动态性能。
【关键词】：变风量空调系统 史密斯预估补偿 模糊PID控制 仿真实验
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TB657.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势9-10
• 1.3 课题研究内容10-12
• 2 VAV空调系统模型的建立12-22
• 2.1 VAV空调系统概述12-16
• 2.1.1 VAV空调系统基本组成12-13
• 2.1.2 VAV空调系统控制原理13-14
• 2.1.3 VAV空调系统的特点14-15
• 2.1.4 VAV空调系统的应用15-16
• 2.2 VAV空调末端概述16-18
• 2.2.1 VAV空调末端的工作原理16
• 2.2.2 VAV空调末端的功能16-17
• 2.2.3 VAV空调末端的分类17-18
• 2.3 VAV空调系统模型建立18-20
• 2.3.1 末端风阀数学模型的建立19
• 2.3.2 空调房间数学模型的建立19
• 2.3.3 温度传感器数学模型的建立19-20
• 2.4 本章小结20-22
• 3 PID控制器的设计22-30
• 3.1 PID控制概述22-24
• 3.1.1 PID控制基本原理22-23
• 3.1.2 PID控制的优缺点23-24
• 3.2 PID控制器设计24-28
• 3.2.1 数字PID控制方法24-26
• 3.2.2 系统采样周期和PID参数的确定26-28
• 3.3 本章小结28-30
• 4 模糊PID控制器的设计30-36
• 4.1 模糊控制理论概述30-31
• 4.2 模糊PID控制基本原理31
• 4.3 模糊PID控制器设计31-34
• 4.3.1 模糊控制器的总体设计流程31-32
• 4.3.2 输入输出变量的模糊语言描述32-33
• 4.3.3 模糊控制规则的确定33-34
• 4.3.4 模糊控制参数的确定34
• 4.4 本章小结34-36
• 5 Smith预估补偿控制算法设计36-42
• 5.1 大滞后过程控制系统概述36-37
• 5.2 Smith预估补偿控制37-39
• 5.2.1 Smith预估补偿控制概述37
• 5.2.2 Smith预估补偿控制的基本原理37-39
• 5.3 系统控制算法设计39-40
• 5.4 本章小结40-42
• 6 仿真实验及结果分析42-58
• 6.1 仿真工具概述42
• 6.2 基于传统PID控制的仿真及分析42-44
• 6.3 基于模糊PID控制的仿真及分析44-51
• 6.4 基于Smith-模糊PID控制的仿真及对比结果分析51-56
• 6.5 本章小结56-58
• 7 总结与展望58-60
• 7.1 工作总结58
• 7.2 工作展望58-60
• 参考文献60-65
• 作者在读期间的研究成果65-66
• 致谢66

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本文编号：442125