基于数值模拟的过热度优化控制研究
发布时间：2023-04-30 02:32
制冷系统保障了人类生活以及工作空间的舒适性,是一种必不可少的工业及生活系统。在整个系统中,担任着主要流量控制元器件的电子膨胀阀(Electronic Expansion Valv e)以及与外界换热的管壳式换热器对系统的运行影响巨大。在目前所应用的制冷系统中,电子膨胀阀的控制一般来自于PID控制器。由PID控制的电子膨胀阀作为整个系统的流量控制器,影响着空调舒适性以及整个系统工作的经济性,如何在不降低整个系统舒适性的前提下,通过获取最优控制参数以获得最优流量最终达到提高整个系统经济性显得尤为重要;另一方面常规管壳式换热器的弓形折流板设计使得换热性能差且壳程压损较大,换热性能难以充分发挥,这些缺点对整个系统的节能性造成了很大的影响。本文基于空调系统的经济性以及舒适性开展了以下几项工作:首先,针对电子膨胀阀开度与流体流量之间的特性关系、控制特性进行了仿真实验,通过仿真实验的方式得到电子膨胀阀开度与流体流量之间的特性关系曲线、控制特性响应曲线,得到了电子膨胀阀的控制的线性关系。其次,提出采用模糊推理实现PID参数的自整理修订以及利用粒子群算法对控制器PI D参数进行整定,并与常规PID算法控...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题开展的前景和价值
1.2 国内外研究成果现状
1.2.1 电子膨胀阀的研究现状
1.2.2 PID控制器的研究现状
1.2.3 管壳式换热器的研究现状
1.3 本文的主要工作
2 电子膨胀阀流量及控制特性仿真分析
2.1 电子膨胀阀组成及原理
2.1.1 电子膨胀阀的结构
2.1.2 电子膨胀阀的工作原理
2.2 电子膨胀阀仿真系统
2.2.1 数学模型的建立
2.2.2 电子膨胀阀控制特性分析
2.3 计算机仿真实验
2.3.1 传递函数的确定
2.3.2 电子膨胀阀流量特性分析
2.3.3 计算机仿真结果及分析
2.4 本章小结
3 制冷系统过热度模糊PID控制器的设计与仿真
3.1 电子膨胀阀控制系统
3.1.1 电子膨胀阀控制系统工作原理
3.1.2 PID控制算法
3.2 模糊自整定控制器的设计
3.2.1 模糊自整定控制系统结构
3.2.2 模糊控制器输入与输出变量的设计
3.3 模糊控制表的建立
3.4 模糊自整定控制系统的仿真
3.4.1 模糊自整定控制器的搭建
3.4.2 仿真结果及分析
3.5 模糊控制PID控制器对过热度的影响
3.6 本章小结
4 基于粒子群算法的PID控制器参数整定
4.1 标准PSO算法的简介
4.1.1 最初PSO算法的来源
4.1.2 标准PSO算法的求解原理
4.1.3 PSO算法寻优流程及参数选取
4.2 基于PSO算法的PID参数整定
4.2.1 PID参数初值的确定、适应度函数的选择及算法实现
4.3 优化结果分析
4.4 本章小结
5 系统在串级控制下的过热度
5.1 最优控制
5.2 房间温度数学模型的构建
5.3 电子膨胀阀与蒸发器整体化数学模型的建立
5.4 基于PID控制恒温房仿真控制系统
5.5 本章小结
6 管壳式换热器的优化及最佳COP下的数值模拟
6.1 模型的建立
6.1.1 数学模型
6.1.2 几何模型
6.2 计算方法与边界条件
6.2.1 计算模型的选择
6.2.2 边界条件
6.2.3 网格无关性验证
6.3 计算结果与分析
6.3.1 压力场分析
6.3.2 温度场分析
6.3.3 速度场分析
6.4 最佳COP下制冷剂流量
6.5 不同制冷剂流速下的管壳式换热器数值模拟
6.5.1 两种入口流速下的速度场分析
6.5.2 两种入口流速下的压力场分析
6.5.3 两种入口流速下的温度场分析
6.6 本章小结
7 总结与展望
7.1 本文主要工作总结
7.2 对未来工作的展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
致谢
本文编号：3806241
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题开展的前景和价值
1.2 国内外研究成果现状
1.2.1 电子膨胀阀的研究现状
1.2.2 PID控制器的研究现状
1.2.3 管壳式换热器的研究现状
1.3 本文的主要工作
2 电子膨胀阀流量及控制特性仿真分析
2.1 电子膨胀阀组成及原理
2.1.1 电子膨胀阀的结构
2.1.2 电子膨胀阀的工作原理
2.2 电子膨胀阀仿真系统
2.2.1 数学模型的建立
2.2.2 电子膨胀阀控制特性分析
2.3 计算机仿真实验
2.3.1 传递函数的确定
2.3.2 电子膨胀阀流量特性分析
2.3.3 计算机仿真结果及分析
2.4 本章小结
3 制冷系统过热度模糊PID控制器的设计与仿真
3.1 电子膨胀阀控制系统
3.1.1 电子膨胀阀控制系统工作原理
3.1.2 PID控制算法
3.2 模糊自整定控制器的设计
3.2.1 模糊自整定控制系统结构
3.2.2 模糊控制器输入与输出变量的设计
3.3 模糊控制表的建立
3.4 模糊自整定控制系统的仿真
3.4.1 模糊自整定控制器的搭建
3.4.2 仿真结果及分析
3.5 模糊控制PID控制器对过热度的影响
3.6 本章小结
4 基于粒子群算法的PID控制器参数整定
4.1 标准PSO算法的简介
4.1.1 最初PSO算法的来源
4.1.2 标准PSO算法的求解原理
4.1.3 PSO算法寻优流程及参数选取
4.2 基于PSO算法的PID参数整定
4.2.1 PID参数初值的确定、适应度函数的选择及算法实现
4.3 优化结果分析
4.4 本章小结
5 系统在串级控制下的过热度
5.1 最优控制
5.2 房间温度数学模型的构建
5.3 电子膨胀阀与蒸发器整体化数学模型的建立
5.4 基于PID控制恒温房仿真控制系统
5.5 本章小结
6 管壳式换热器的优化及最佳COP下的数值模拟
6.1 模型的建立
6.1.1 数学模型
6.1.2 几何模型
6.2 计算方法与边界条件
6.2.1 计算模型的选择
6.2.2 边界条件
6.2.3 网格无关性验证
6.3 计算结果与分析
6.3.1 压力场分析
6.3.2 温度场分析
6.3.3 速度场分析
6.4 最佳COP下制冷剂流量
6.5 不同制冷剂流速下的管壳式换热器数值模拟
6.5.1 两种入口流速下的速度场分析
6.5.2 两种入口流速下的压力场分析
6.5.3 两种入口流速下的温度场分析
6.6 本章小结
7 总结与展望
7.1 本文主要工作总结
7.2 对未来工作的展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
致谢
本文编号：3806241
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3806241.html
