地下水源热泵空调系统优化控制研究

发布时间：2021-10-07 11:12

　　地下水源热泵空调系统是一种先进、高效、节能、环保的空调系统，是对可再生的地热能资源的一种利用。面对当前日益严重的环境问题和能源紧缺危机，合理高效的利用地热资源是解决环境和能源问题的有效途径。但是由于地下水源热泵空调系统自身的时变、非线性、大滞后等特性，在实际应用中采用常规的控制策略难以得到良好的控制效果，以至于节能效果不明显。论文以陕西杨凌某地下水源热泵空调系统为背景，对该系统的控制算法问题进行研究。首先介绍地下源热泵空调系统的基本原理、结构和特点，介绍其控制方式和变流量控制技术。接着利用对系统采集的数据，使用MATLAB中的系统辨识工具箱，应用最小二乘法，建立了深井水泵变频状态与冷却水供回水温差之间的数学模型，为系统仿真提供了依据。然后，针对由于对象具有时变、大滞后、非线性等特性而常规PID无能为力的现状，结合模糊控制和神经网络的特点，应用PID分别和模糊控制与BP神经网络结合的自适应模糊PID和神经PID控制算法，发挥模糊控制和神经网络的优势，实现了PID参数的自整定。最后，设计了常规PID控制器、自适应模糊PID控制器和基于BP神经网络的PID控制器，并分别用这三种控制器对系统进... 

【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 地下水源热泵技术的研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究发展现状
    1.3 变流量控制的研究发展现状
        1.3.1 变流量技术的发展
        1.3.2 变流量控制技术的研究
    1.4 本课题的主要内容
    1.5 本章小结
2 地下水源热泵空调系统变流量控制方案
    2.1 地下水源热泵空调系统概述
        2.1.1 地下水源热泵空调系统的基本原理
        2.1.2 地下水源热泵空调系统的优点
    2.2 变频调速在地下水源热泵空调系统中的应用
        2.2.1 变频调速的基本原理
        2.2.2 变频调速在地下水源热泵空调系统中的应用
    2.3 地下水源热泵空调系统的变流量控制方式
        2.3.1 压差变流量控制
        2.3.2 温差变流量控制
    2.4 本课题采用的系统介绍
    2.5 本章小结
3 地下水源热泵空调系统建模
    3.1 建模方法
    3.2 系统辨识理论
        3.2.1 系统辨识的基本原理
        3.2.2 系统辨识的基本步骤
    3.3 最小二乘法辨识
        3.3.1 最小二乘法的基本原理
        3.3.2 最小二乘法的基本关系式
    3.4 地下水源热泵空调系统建模
        3.4.1 地下水源热泵空调系统模型分析
        3.4.2 系统辨识工具箱介绍
        3.4.3 系统参数估计
    3.5 本章小结
4 自适应模糊 PID 控制在地下水源热泵空调系统中的应用
    4.1 常规 PID 控制算法
        4.1.1 常规 PID 控制算法原理
        4.1.2 常规 PID 的参数整定方法
        4.1.3 常规 PID 算法的特点
    4.2 自适应模糊 PID 控制的基本原理
        4.2.1 自适应模糊 PID 控制器的系统结构
        4.2.2 PID 参数模糊自整定规则
    4.3 自适应模糊 PID 控制器的设计
        4.3.1 自适应模糊 PID 控制器的结构设计
        4.3.2 论域和隶属函数的选择
        4.3.3 模糊控制规则表
        4.3.4 解模糊设计
    4.4 常规 PID 控制器的仿真
    4.5 自适应模糊 PID 控制器的仿真和性能分析
    4.6 本章小结
5 神经 PID 控制在地下水源热泵空调系统中的应用
    5.1 基于 BP 神经网络 PID 控制原理
    5.2 基于 BP 神经网络的 PID 控制算法
    5.3 基于 BP 神经网络的 PID 控制器设计
        5.3.1 BP 神经网络结构设计
        5.3.2 权值初值的选择
    5.4 神经 PID 控制在地下水源热泵空调系统中的仿真和性能分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
致谢
参考文献
附录：攻读硕士论文学位期间发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]神经PID在地源热泵空调系统中的应用[J]. 李文涛.  工业控制计算机. 2012(09)
[2]化工过程灰箱建模中采用灰色聚类技术的研究[J]. 李敬有,张光妲,姜廷慈.  齐齐哈尔大学学报(自然科学版). 2011(06)
[3]系统辨识（1）:辨识导引[J]. 丁锋.  南京信息工程大学学报(自然科学版). 2011(01)
[4]空调系统循环水泵异步电动机节能控制方法研究[J]. 刘辛国.  河南科技. 2010(08)
[5]水源热泵应用与水体热污染[J]. 马宏权,龙惟定.  暖通空调. 2009(07)
[6]最小二乘法及其应用[J]. 陆健.  中国西部科技. 2007(19)
[7]模糊PID控制在中央空调变流量节能中的应用[J]. 刘钢,焦阳,贾书洪.  电力电子技术. 2007(11)
[8]中国地源热泵技术应用发展情况调查报告（2005～2006）[J]. 吕悦,莫然,周沫,邓海燕.  工程建设与设计. 2007(09)
[9]浅谈水源热泵技术的国内外发展现状及趋势[J]. 孙强.  佳木斯大学学报(自然科学版). 2007(03)
[10]地源热泵技术的研究与应用现状[J]. 李高建,胡玉叶.  节能技术. 2007(02)

博士论文
[1]基于BP神经网络的内燃机排放性能建模与应用研究[D]. 周斌.西南交通大学 2004

硕士论文
[1]重庆地区复合式地源热泵系统的应用及控制策略研究[D]. 徐永军.重庆大学 2011
[2]基于模糊PID算法的中央空调温度控制系统设计[D]. 方鹏.合肥工业大学 2009
[3]模糊控制在液位控制中的仿真研究[D]. 姚丽娜.太原科技大学 2008
[4]基于神经网络的PID控制算法[D]. 刘迪.黑龙江大学 2008
[5]中央空调变流量节能运行控制系统的研究和实现[D]. 陈晓锋.重庆大学 2006



本文编号：3421932