【正文】 統(tǒng)必須完成以下主要功能 : (1)空調(diào)區(qū)域溫、濕度檢測與顯示。 中央空調(diào)系統(tǒng)對控制系統(tǒng)的要求一般可概括為對控制區(qū)域的溫濕度、新風(fēng)量、冷凍水流量的控制等 幾 個方面。 12表 特性 現(xiàn)場總線類型 FF Profibus HART CAN Lonworks 應(yīng)用范圍 儀表 PLC 智能變送器 汽車 樓宇自動化 OSI 網(wǎng)絡(luò)層次 8 7 7 7 1~7 通訊介質(zhì) 雙絞線、電纜、光纖、無線等 雙絞線、 光纖 電源信號線 雙絞線、 光纖 雙絞線、電力線、電纜、光纖、無線等 介質(zhì)訪問方式 令牌、主從 令牌、主從 令牌、查詢 位仲裁 PP CSMA 糾錯方式 CRC CRC CRC CRC CRC 通訊速率 Mbps Mbps 1 Mbps Mbps 最大節(jié)點(diǎn)數(shù) 32 128 15 110 248 優(yōu)先級 有 有 有 有 有 保密性 身份認(rèn)證 本質(zhì)安全性 是 是 是 是 是 開放工具 有 有 有 有 相比表 中的各種現(xiàn)場總線， Lonworks 網(wǎng)絡(luò)完全滿足了未來發(fā)展對測控網(wǎng)絡(luò)的要求。 2） 網(wǎng)絡(luò)適配器 它是控制網(wǎng)絡(luò)與 PC 機(jī)以及具有數(shù)據(jù)通信功能的儀器、儀表之間相互連接 的接口。操作員站通過人機(jī)交互及友好的界面對整個空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和在線管理。 靜態(tài)數(shù)學(xué)模型是輸入變量和輸出變量之間不隨時間變化的數(shù)學(xué)關(guān)系。 CAV空調(diào)系統(tǒng)的基本原理 全空氣空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求， 是要向空調(diào)房間內(nèi)輸送足夠數(shù)量的、經(jīng)過一定處理了的空氣，用以吸收室內(nèi)的余熱和余濕，從而維持室內(nèi)所需要的溫度和濕度。 圖 空調(diào)房間對象 CAV方式下空調(diào)房間的數(shù)學(xué)模型 自動控制空調(diào)系統(tǒng)中，空調(diào)房間的輸入可歸納為兩類，一類是控制器的輸出 p（ t） ，稱為對象的“基本擾動 ” 或“內(nèi)部擾動”。...... ()nNGs為 p(t)、 n1(t)... 1()Nnt? 不變時，被控量 y(t)與擾動作用()Nnt 之間的傳遞函數(shù) 。 對于半透明的玻璃，外擾得熱既有傳熱得熱 又 有太陽輻射透射得熱，太陽輻射透射得熱是指太陽直射輻射、散射輻射等中短波輻射直接透過玻璃進(jìn)入室內(nèi)的熱量，傳熱得熱包括室內(nèi)外溫度差形成的傳熱量和被玻璃吸收的太陽輻射又以輻射和對流的形式進(jìn)入室內(nèi)的熱量。式（ 34）就是凈化室在定風(fēng)量 (CAV) 方式下的數(shù)學(xué)模型。文獻(xiàn) 《 室溫自動調(diào)節(jié)原理和應(yīng)用 》 在理論分 析的基礎(chǔ)上，綜合了我國許多單位在凈化室測定中所得到的大量數(shù)據(jù)，提出了這三個參數(shù)的估算公式，見表 31。 在實(shí)際工程中可能大一些。 (3)冷量由管壁外側(cè)向熱流體即空氣流體的冷量傳遞 。 Q23 ： 被控區(qū)與環(huán)境傳熱功率 。℃ ) 23 Q冷 總 ： 單位時間需要輸入的總冷量 。分析表冷器的傳熱過程可以看到，過程中串聯(lián)著三個環(huán)節(jié) : 圖 一般傳熱過程 (1)由冷流體到管壁內(nèi)側(cè)的冷量傳遞 。但是對于潔凈度要求比較高的場所，要求的換氣次數(shù)要大一些。由于空調(diào)房間的工藝特性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、送風(fēng)方式和換氣次數(shù)的不同，測得的結(jié)果也不相同。 （ CAV）方式下空調(diào)房間的數(shù)學(xué)模型 對于定風(fēng)量（ CAV）方式，即固定送風(fēng)量 L 而改變送風(fēng)溫度 st 空調(diào)系統(tǒng)，將式〔 33 )整理為 : 1801111nnnsqtdtC Lc rttdt L cL c L crr?????????? ? ????? ?? 或 ? ?11n n s fdtT t K t tdt ? ? ? （ 34） 式（ 34）中01111,11 nfqtC Lc rT K t LcL c L crr?????? ? ???。因此本文中外部擾動主要與室外溫度、濕度、太陽直射輻射、太陽散射輻射有關(guān)四個因素有關(guān)。這樣在多個輸入信號的作用下，對象的輸出為 : 11( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )n nN nY s G s P s G s N s G s N s? ? ? ? (32) 式（ 32）中， ()Gs為 1()nt 2()nt... ()Nnt不變時， 被控 量 y(t)與控制作用 p(t)之間的傳遞函數(shù) 。本次主要研究的對象是定風(fēng)量 (CAV)系統(tǒng)。 而且有些因素本身又有其不確定性，不可能通過過程辯識來準(zhǔn)確確定空調(diào)房間溫、濕度的數(shù)學(xué)模 型 。因此，建立有效且可靠的系統(tǒng)模型是我們研究空調(diào)系統(tǒng)的首要任務(wù)。 空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng) 主 要由三級組成。路由器通常只有中繼器及不同通信介質(zhì)間信息轉(zhuǎn)換的功能，傳輸?shù)木嚯x受節(jié)點(diǎn)中收發(fā)器類型的限制。由于智能控制器分布在現(xiàn)場，控制功能較為明確，同時任何一臺智能控制器發(fā)生故 障都不會影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行，大大縮小了故障或事故的影響范圍，因此，可靠性大大提高。 (5)過 濾器過阻報(bào)警，提醒運(yùn)行 人員及時清洗更換過濾 器。它在調(diào)節(jié)過程中，根據(jù)濕度傳感器所測得的室內(nèi)相對濕度值，由調(diào)節(jié)器進(jìn)行比較、放大后發(fā)出調(diào)節(jié)信號，使電動調(diào)節(jié)閥動作，改變噴入空氣中的蒸汽量，達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的目的。這兩種功能可分別由水冷式表面冷卻器和蒸汽加濕來實(shí)現(xiàn)。另外如果工業(yè)區(qū)蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也可以將熱水加熱作為備用加熱方式。 由于噴水室冷卻方式為開環(huán)系統(tǒng)會引起回水水質(zhì)下降且容易漏水，故目前基本不采用。部分回風(fēng)與新風(fēng)混合，對新風(fēng)預(yù)處理，以節(jié)約能源。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是采用一 部分回風(fēng)與新鮮空氣相 混合。 自然冷源指深井水。 直接接觸式 :與空氣進(jìn)行熱濕交換的介質(zhì)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。就需要采取相應(yīng)的空氣調(diào)節(jié)措施和方法，使其恢復(fù)到規(guī)定的要求。在分析了控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上對溫度控制系統(tǒng)進(jìn)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。 5 本文的組織 本文從空調(diào)系統(tǒng)的控制原理出發(fā)，在分析了空調(diào)房間 的數(shù)學(xué)模型后，對單 回 路 PID控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并對其進(jìn)行了仿真研究。同時建立了表冷器和系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型。國內(nèi)學(xué)者對智能控制在空調(diào)中的應(yīng)用研究成果也有很多。再加上空調(diào)系統(tǒng)的高度非線性以及溫濕度之間的強(qiáng)耦合關(guān)系，研究者們又轉(zhuǎn)向其他高級控制方法，如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。 作為控制系統(tǒng)中的主要單元控制器，目前國內(nèi)外主要采用的是常規(guī) PID 控制，因其控制簡單、實(shí)用、成本低、技術(shù)成熟、易于實(shí)現(xiàn)、參數(shù)調(diào)整方便，并且具有一定的魯棒性系統(tǒng)的健壯性，在空氣調(diào)節(jié)中的應(yīng)用 比較廣泛。香港理工大學(xué)王盛衛(wèi)等在 1999年通過分析空調(diào)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的熱力學(xué)特性，用 RC 模型代替空調(diào)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的模型，此模型便于實(shí)驗(yàn)分析。由于當(dāng)時此項(xiàng)工作剛處于起步階段，他建立的數(shù)學(xué)模型是在非常理想的條件下推導(dǎo)的，而且最后建立的送風(fēng)管道的數(shù)學(xué)模型就是一個純滯后環(huán)節(jié)，這一結(jié)論對我們現(xiàn)在的工作仍有一定的指導(dǎo)意義。 空調(diào)系統(tǒng)建模方面的國內(nèi)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。所謂智能建筑，就是給傳統(tǒng)建筑加上“靈敏”的神經(jīng)系統(tǒng)和“聰明”的頭腦，以提高人們生產(chǎn)、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。 關(guān)鍵詞 ： 空調(diào)系統(tǒng)，數(shù)學(xué)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。而空調(diào)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(yīng)用，因此對空調(diào)系統(tǒng)的研究十分必要。其意義均如下所示。 隨著科技的飛速發(fā)展，智能控制的應(yīng)用范圍在逐漸拓展，并且引起了空調(diào)控制方案的變革 。實(shí)踐中有兩類基本方法可以獲得系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，一種是理論的方法，即應(yīng)用系統(tǒng)所遵循 2的物理定律進(jìn)行理論推導(dǎo)，稱為數(shù)學(xué)建模；另一類是實(shí)驗(yàn)方法，即分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出系統(tǒng)中各物理量之間的關(guān)系，成為系統(tǒng)辨識。同一時期， Maxwell 也在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上獲得了冷卻器的模型。同濟(jì)大學(xué)孟華老師在 2021年從熱力學(xué)和傳熱傳質(zhì)的基本原理出發(fā)，以 TANSYS為仿真平臺，建立了表冷器的數(shù)學(xué)模型。 1995 年 Kalman 等人將 PID 控制用于壓縮機(jī)和蒸發(fā)器的電極速度調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)制冷去濕，并建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以及PID 算法的三個參數(shù)的解析整定方法，同時給出了系統(tǒng)的兩種控制策略。 1985 年日本“三菱重工”就開發(fā)出了以溫度恒定為目標(biāo)的模糊變頻空調(diào)控制器。 李志浩 采用空調(diào)負(fù)荷預(yù)測作為優(yōu)化控制的手段，張韜等對自回歸法在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究，并在 此基礎(chǔ)上就如何提高預(yù)測算法的準(zhǔn)確性和實(shí)用性提出了一些想法，該方法可以實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的在線識別和預(yù)測。并且用信號發(fā)生器產(chǎn)生特定的干擾信號模擬空調(diào)房間內(nèi)人員進(jìn)出的干擾情況 ，仿真系統(tǒng)有 受 干擾時的響應(yīng)特性。 第二章 —— 空調(diào)控制系統(tǒng)的原理及構(gòu)成。本文在此先對空調(diào)系統(tǒng)原理及組成作一介紹。 (2)空氣過濾部分 :由進(jìn)風(fēng)部分取入的 新風(fēng)，必須經(jīng)過一次預(yù)過濾，以除去顆粒較大的塵埃。表面式換熱器即我們簡稱的表冷器就屬于這一類。人 工 熱源是指用煤、煤氣等作燃料的鍋爐所產(chǎn) 生的蒸汽和熱水，