【正文】 IV第一章 緒論 .................................................... 1 空調系統(tǒng)研究背景 ...................................................... 1 國內外空調研究發(fā)展及現(xiàn)狀 .............................................. 1 空調系 統(tǒng)建模方面的國內外研究狀況及發(fā)展 ............................ 1 空調控制系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展 .................................. 2 本論文做的主要工作 .................................................... 4 本課題研究的意義 ...................................................... 4 本文的組織 ............................................................ 5 第二章 空調控制系統(tǒng)的原理及構成 ................................. 6 空調系統(tǒng)的原理 ........................................................ 6 中央空調系統(tǒng)的控制功能和要求 .......................................... 8 空氣溫度調節(jié)系統(tǒng) .................................................. 8 空氣濕度調節(jié)系統(tǒng) .................................................. 9 空調控制系統(tǒng)的要求 ............................................... 10 空調監(jiān)控系統(tǒng)的構成 ................................................... 11 第三章 空調系統(tǒng)建模 ........................................... 15 空調房間建模 ......................................................... 15 CAV 空調系統(tǒng)的基本原理 ............................................ 15 CAV 方式下空調房間的數(shù)學模型 ...................................... 16 空調房間特性參數(shù)的估算 ............................................... 19 表冷器的模型 ......................................................... 21 基于傳熱過程機理建立表冷器模型 ................................... 21 傳熱過程參數(shù)分析 ................................................. 24 空調系統(tǒng)中其它環(huán)節(jié)的特性 ............................................. 24 溫度檢測環(huán)節(jié)的特性 ............................................... 24 執(zhí)行機構的特性 ................................................... 26 V 控制器的特性 ..................................................... 26 第四章 常規(guī) PID 控制及仿真 ..................................... 27 控制系統(tǒng)的性能指標 ................................................... 27 PID 控制器的基本原理 .................................................. 28 PID 參數(shù)整定 .......................................................... 30 溫度控制系統(tǒng) PID 控制仿真 ............................................. 33 MATLAB 簡介 ....................................................... 33 單回路 PID 控制仿真 ............................................... 34 PID 控制抗干擾性 仿真 .............................................. 35 小結 ................................................................. 37 第五章 結論 ................................................... 38 參考文獻 ...................................................... 39 致 謝 ......................................................... 40 1 第一 章 緒論 空調系統(tǒng)研究背景 隨著人們生活水平的不斷提高，智能建筑得到了迅猛發(fā)展，并已成為 21 世紀建筑業(yè)的發(fā)展主流。其意義均如下所示。 文章介紹了過程控制系統(tǒng)中常用的 PID 控制，利用仿真軟件 MATLAB 得到了系統(tǒng)的響應曲線。而空調系統(tǒng)是智能建筑中樓宇自動化的一個非常重要的組成部分，在各個行業(yè)、各個部門中得到了廣泛的應用，因此對空調系統(tǒng)的研究十分必要。 本課題的任務是在研究空調系統(tǒng)的數(shù)學模型基礎上，設計空調系統(tǒng)的控制方案，并對空調溫度控制系統(tǒng)進行仿 真研究。 關鍵詞 ： 空調系統(tǒng)，數(shù)學模型， 常規(guī) PID 控制，仿真 THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM FOR CENTRAL IIAIRCONDITIONING Abstract： Along with living standards improving, more and more intelligent buildings came to truth, and has bee the mainstream of 21st century development of the construction industry. As an important part of intelligent buildings, airconditioning system abstracts people39。文中特別說明所賦符號意義僅限于說明處有效。所謂智能建筑，就是給傳統(tǒng)建筑加上“靈敏”的神經系統(tǒng)和“聰明”的頭腦，以提高人們生產、生活環(huán)境，給人們帶來多元化信息和安全、舒適、便利的生活條件。 同時，信息技術的飛速發(fā)展，引起了自動化系統(tǒng)結構的變革，逐步形成了以網(wǎng)絡自動 化系統(tǒng)為基礎的控制系統(tǒng)。 空調系統(tǒng)建模方面的國內外 研究狀況及發(fā)展 要研究一個系統(tǒng)，必須知道這個系統(tǒng)的模型。建立一個滿足需要的系統(tǒng)模型，沒有普遍的方法可循，因為不同的過程或系統(tǒng)都 有各自的特點。由于當時此項工作剛處于起步階段，他建立的數(shù)學模型是在非常理想的條件下推導的，而且最后建立的送風管道的數(shù)學模型就是一個純滯后環(huán)節(jié)，這一結論對我們現(xiàn)在的工作仍有一定的指導意義。 Len R. Glicksman 在 1997 年給出了家用空調房間的模型，房間送風采用典型的側面送風，并且用隨機信號模擬房間內人員變化情況對控制系統(tǒng)的干擾，這一點對我們研究空調控制系統(tǒng)很有啟發(fā)。香港理工大學王盛衛(wèi)等在 1999年通過分析空調系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的熱力學特性，用 RC 模型代替空調系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的模型，此模型便于實驗分析。 李紹勇 則針對廣義預測控制，推導了空調房間的 CARIMA 模型（受控的自回歸積分滑動平均模型）。 作為控制系統(tǒng)中的主要單元控制器，目前國內外主要采用的是常規(guī) PID 控制，因其控制簡單、實用、成本低、技術成熟、易于實現(xiàn)、參數(shù)調整方便，并且具有一定的魯棒性系統(tǒng)的健壯性，在空氣調節(jié)中的應用 比較廣泛。實際上，現(xiàn)在大多數(shù)空調系統(tǒng)都是采用 PID 控制。再加上空調系統(tǒng)的高度非線性以及溫濕度之間的強耦合關系，研究者們又轉向其他高級控制方法，如最優(yōu)控制、自適應控制、模糊控制及神經網(wǎng)絡控制。香港的 等人于 1994 年開發(fā)出空調機組的熱舒適性模糊邏輯控制器。國內學者對智能控制在空調中的應用研究成果也有很多。但其預測結果精度還不太理想，所以還有待改進。同時建立了表冷器和系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)的數(shù)學模型。 本 課題研究的意義 本論文通過學習熱力學知識，利用機理法建立空調房間的數(shù)學模型，并對空調房間的特性參數(shù) 進行了估算，有利于空調系統(tǒng)控制參數(shù)的整定。 5 本文的組織 本文從空調系統(tǒng)的控制原理出發(fā)，在分析了空調房間 的數(shù)學模型后，對單 回 路 PID控制系統(tǒng)進行仿真，并對其進行了仿真研究。從空調的溫、濕度控制兩個方面分析了集中式空調的基本原理及控制要求，同時給出了空調監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構。在分析了控制系統(tǒng)性能指標的基礎上對溫度控制系統(tǒng)進行 PID參數(shù)整定并 仿真研究，包括系統(tǒng)的抗干擾性和魯棒性。 空氣調節(jié) ， 就是把經過一定處理之后的空氣，以一定方式送入室內，將室內空氣的溫濕度、流動速度和潔凈度等控制 在一定范圍內。就需要采取相應的空氣調節(jié)措施和方法，使其恢復到規(guī)定的要求。一般空調系統(tǒng)都裝有預過濾器和主過濾器兩級過濾裝置。 直接接觸式 :與空氣進行熱濕交換的介質直接和被處理的空氣接觸，通常是將其噴淋到被處理的空氣中。 (4)空氣輸送和分配部分 :將調節(jié)好的空氣均勻地輸入和分配到空調房間內，以保證其合適的溫度場和速度場。 自然冷源指深井水。 空氣調 節(jié) 的形式很多，按照空氣處理設備的設置情況，一般可分為 :集中式空調系統(tǒng)(又稱中央空調 )、半集中式空調系統(tǒng)和全分散式空調系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點是采用一 部分回風與新鮮空氣相 混合。在不同的工況中， AHU ( Air Handling Unit)的部分部件可能不被使用。部分回風與新風混合，對新風預處理，以節(jié)約能源。