【正文】 共 59 頁 第 頁 25 在過程輸入量做階躍變化時，測定其輸出量隨時間而變化的曲線，就是階躍響應曲線。機理分析法就是根據(jù)所研究對象的運動規(guī)律，對過程的內(nèi)在機理進行分析，運用有關(guān)的定律、定理和原理，用 數(shù)學方法推導出數(shù)學模型，這種方法也稱為理論建模。如果損失函數(shù)變化不明顯，則要采用參數(shù)量少的模型。根據(jù)建模的目的和對實際系統(tǒng)的了解，從模型類中選擇一個合適的模型。但是，其中有些量事先無法測量或者測量不準，因此，就要建立數(shù)學模型來預報這些物理量。它有以下三個方面的用途。這樣將有利于網(wǎng)絡通信和整個變風量系統(tǒng)的運行與管理，同時該總線所帶的控制器和監(jiān)控點的數(shù)量要合理，不可能有太多的富裕量。一些 VAV 系統(tǒng)可根據(jù)室內(nèi)濃度，臭氣（如吸煙產(chǎn)生的煙霧）濃度對新風量進行控制，當需要時，還可能過用戶終端進行強制換氣。這樣在變風量系統(tǒng)運行期間不論送風量如何變化，回風機跟蹤調(diào)節(jié)回風量并保持與送風量之差不變即新風量維持不變。 靜壓傳感器將測得的靜壓信號傳給 DDC 控制器， DDC 進行控制運算，向變頻器發(fā)出控制信號，使變頻器的信號發(fā)生變化，從而改變風機的速度。 如何正 確選擇靜 壓設定點： ① 輸入一個低的設定點，使某些 VAV箱調(diào)節(jié)風閥開度達到 100%，此時這些VAV 箱就會處于“欠風”狀態(tài)。 VAV 控制器將房間溫控器檢測到的實際溫度和設定溫度，根據(jù)比較差值輸出信號作為所需風量的設定值， VAV 控制器根據(jù)設定值調(diào)節(jié)風 共 59 頁 第 頁 16 閥，改變送風量，使室內(nèi)溫度保持在設定范圍內(nèi)。當然，溫度檢測器一旦檢測出溫度的變化，便會把信息反饋到調(diào)節(jié)器。風道壓力的變化將導致新風量的變化，控制器將調(diào)節(jié)新風、回風閥來保證新風量。可是風道壓力與風道阻力特性和送風量都有關(guān)系，當末端對風量進行調(diào)節(jié)時，各末端對風道壓力都會產(chǎn)生嚴重影響，同時風道壓力變化也會引起末端閥的開啟度的調(diào)節(jié)，所以末端與風道壓力之間耦合嚴重。 變風量箱的控制與所選擇的變風量箱的類型有關(guān)。其中包括 VAV 箱控制， AHU 運行 控制，送風機控制，回風機控制，管道靜壓控制，建筑物靜壓控制，送風溫度設定值控制，供熱控制，供冷控制，新風控制，預熱控制，加濕控制系統(tǒng)運行時間和需求傳遞等。通過加權(quán)平均的方法進行疊加計算，再根據(jù)計算值去調(diào)整送風機的流量。 VAV 控制裝置具體介紹見 VAV 基本 組成。變風量（ VAV）空調(diào)系統(tǒng)的三種方法，各有自己的優(yōu)點和不足，但在實際工程中定靜壓控制仍是最常采用的控制方式。 (3)總風量控制方式 前面談到的控制方式都屬于靜壓控制方式，但由于壓力控制環(huán)節(jié)和末端流量控制環(huán)節(jié)存在一定的耦合特性，所以容易引起系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)震蕩現(xiàn)象。 共 59 頁 第 頁 8 2 變風量（ VAV）空調(diào)控制系統(tǒng)基本原理 變風量（ VAV）空調(diào)控制系統(tǒng) 控制要求 要制該循環(huán)中房間的溫度，送風量和送風狀態(tài)必須不斷進行調(diào)整。為了充分發(fā)揮先進的 DDC 和網(wǎng)絡技術(shù)所提供的可能性，美國作者 T. B. Hartman 在自己的著作中提出了 TRAV 的新概念。由于 VAV 技術(shù)的這種快速發(fā)展，特別是有關(guān)的 DDC和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，常常會發(fā)現(xiàn)一些生產(chǎn)廠 家 遙 控 市場人員不自覺地在推銷一些過時的產(chǎn)品，甚至專業(yè)研究人員也可能沒有抓準 技術(shù)發(fā)展的主流 。變風量空調(diào)系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，具有全空氣系統(tǒng)的一些優(yōu)點，沒有風機盤管系統(tǒng)的凝水問題。 因此，每個 VAV 末端裝置都是自帶控制器的 。當該空間內(nèi)空調(diào)負荷改變時， DDC 控制器將根據(jù)該空間內(nèi)的溫度傳感器的信號來改變供風量以適應空間的需求。 壓力相關(guān)是指末端閥門的執(zhí)行機 構(gòu)直接由房間溫度控制器控制，由于各末端裝置都在不斷調(diào)節(jié)各自的送風量，則整個系統(tǒng)的靜壓是不斷變化的。 （ 1）空氣處理機組（ AirHandling Units ,AHU） 空氣處理設備 (即空調(diào)機組 )，是為滿足空調(diào)房間對送風狀態(tài)的要求而對空氣進行凈化和熱、濕處理的設備。VAV 空調(diào)系統(tǒng)在一些發(fā)達國家非常 流行，由于其與定風量 (CAV)空調(diào)系統(tǒng)相比，在滿足空調(diào)要求的同時，有明顯的節(jié)能效果 (VAV 與 CAV 相比約可節(jié)能 30%～70%)，因此，從本世紀 70 年代以來便倍受人們關(guān)注 . 隨著暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，變風量空調(diào)系統(tǒng)正越來越多地被運用到各類建筑中在一些發(fā)達國家非常流行。它的基本原理是通過改變送入被控房間的風量（送風溫度不變）來消除室內(nèi)的冷、熱負荷，保證房間的溫度達到設定值并保持恒定。據(jù)統(tǒng)計空調(diào)系統(tǒng)的能耗占建筑物總能耗的 60%，世界能源危機的呼聲愈來愈高。我國政府對智能建筑發(fā)展給予了積極支持 ，連續(xù)頒布了一系列的政策法規(guī)來規(guī)范我國智能建筑市場。 關(guān)鍵詞 ：變風量空調(diào)，靜壓，建模， PID 控制 ， 仿真 共 59 頁 第 頁 ii Modeling and Design of Automatic Control for VariableAirVolume AirConditioning System Abstract Heating, ventilating and airconditioning (HVAC) systems are the most important system in intelligent buildings(IB). Therefore, adopting efficient control strategies for airconditioning plays a vital role in developing improved energy management control (EMC) systems. Nowadays, VAV airconditioning system has gradually bee most popular in China and abroad because of its significantly energy saving. This paper firstly analyses the structure and theory of VAV system, it also introduces the application of lonworks in VAV airconditioning system. Secondly, the paper creat the mathematic model of static pressure ducted variablefrequency driven airblower. Then the paper founds simulating model for VAV system using MATLAB software, It is efficient in this way. Key words: variableairvolume, static pressure， modeling, PID control， simulation 共 59 頁 第 頁 I 目 錄 緒 論 .................................................... 1 1 變風量（ VAV）空調(diào)系統(tǒng)概述 ...................................... 3 變風量空調(diào)系統(tǒng) 的基本組成 ....................................... 3 引言 ......................................................... 3 VAV 系統(tǒng)的基本組成 ........................................... 4 變風量（ VAV）空調(diào)系統(tǒng)的特點 ................................... 6 2 變風量（ VAV）空調(diào)控制系統(tǒng)基本原理 ............................... 8 變風量（ VAV）空調(diào)控制系統(tǒng)控制要求 .............................. 8 控制和調(diào)節(jié)的內(nèi)容和目的 ....................................... 8 變風量空調(diào)系統(tǒng)的控制方式 ..................................... 8 控制系統(tǒng)的要求 .............................................. 10 VAV 系統(tǒng)的控制算法 .......................................... 10 變風量空調(diào)控制系統(tǒng)的控制原理 ................................. 11 變風量空調(diào)系統(tǒng)分析 .......................................... 11 變風量空調(diào)系統(tǒng)的控制原理 .................................... 11 各回路工作控制原理 .......................................... 14 監(jiān)控點的設置與發(fā)展規(guī)劃 ....................................... 19 監(jiān)控點的設置 ................................................ 20 監(jiān)控點擴展注意事項 .......................................... 21 設備選擇 .................................................... 21 3 系統(tǒng)的模型辨識與控制算法設計 ................................... 23 變頻風機 — 管道靜壓動特性建模 .................................. 23 辨識的步驟 .................................................. 23 辨識的方法 .................................................. 24 階躍響應曲線法建立模型 ...................................... 24 LS 估計原理（最小二乘法） .................................. 25 空調(diào)房間的動態(tài)模型 .......................................... 27 實驗數(shù)據(jù)建模 .................................................. 30 數(shù)據(jù)采集 .................................................... 30 參數(shù)確定 .................................................... 31 采集數(shù)據(jù) .................................................... 31 數(shù)據(jù)的預處理 ................................................ 32 模型結(jié)構(gòu)假設 ................................................ 34 參數(shù)估計 .................................................... 34 共 59 頁 第 頁 II 模型驗證 .................................................... 36 最終的模型 .................................................. 38 PID 控制仿真 ......................................