中央空调冷冻水系统一种智能控制方式的研究

摘要

现代社会正面临着越来越严重的能源危机，建筑节能已越来越受到重视。中央空调是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统。中央空调系统在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时，又消耗了大量的能源。而空调水系统是中央空调系统中很重要的组成部分，在夏季供冷季节，水系统能耗约占整个空调系统能耗的60％～80％。因此对中央空调水系统控制方式的研究已经成为控制理论与控制工程界尤其是智能建筑界研究的热点之一。
　　 本论文选择中央空调冷冻水系统作为研究对象。冷冻水系统是典型的非线性、大滞后、大惯性及强耦合的复杂系统，目前采用的调节方式主要是PID调节，而PID调节性能主要依靠其参数的整定，由于中央空调冷冻水系统时间常数较大，调整不仅费时费力，性能指标也不能令人满意，简单的PID算法难以达到理想的效果。而模糊控制不要求被控对象的精确模型且适应性强，为了克服传统PID控制器的缺点，将模糊控制与PID控制结合起来，扬长避短，研究出了多种模糊PID控制器。但模糊控制器各参数一旦确定后就无法改变，不能够大范围自动适应参数的变化，仍需要进一步改进。因此，本文在系统研究模糊控制及粒子群优化算法的基础上，将模糊控制技术与经典PID控制技术、粒子群优化算法相结合，提出了一种模糊自调整PID控制策略，并设计了中央空调冷冻水自适应模糊PID控制器，该控制器融合了模糊控制和常规PID控制各自的优点，既保持了PID控制简单、精度高的特点，又充分发挥了模糊控制灵活、适应性强、快速性好的优点。利用改进粒子群优化算法对该模糊自适应PID控制器的量化因子和比例因子进行优化，从而实现模糊PID控制器控制规则的自动调整和完善，最后对所设计的模糊自适应PID控制器进行了仿真研究。仿真结果表明：本文所设计的控制器较常规的PID控制器具有更好的控制效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文选题的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

2冷冻水系统及其控制策略

2.1冷冻水系统组成

2.2冷冻水系统常见控制策略

2.2.1传统的冷冻水系统控制

2.2.2冷冻水系统变流量调节

2.3本章小结

3冷冻水系统智能控制器的设计研究

3.1中央空调冷冻水系统特性分析

3.1.1冷冻水系统自动控制系统的组成

3.1.2冷冻水自控系统中的数学模型建立

3.2模糊PID控制理论

3.2.1 PID控制理论基础

3.2.2模糊控制理论简介

3.2.3模糊PID简介

3.3自适应模糊PID控制器的设计

3.3.1系统总体结构设计

3.3.2输入输出变量的选取与量化

3.3.3模糊控制规则库的设计

3.3.4模糊推理确定输出控制量

3.4基于粒子群算法的模糊PID控制器的优化

3.4.1模糊PID控制器优化方法的确定

3.4.2粒子群优化算法

3.4.3粒子群算法优化模糊PID控制器的参数

3.5本章小结

4系统仿真研究

4.1自适应模糊PID系统仿真

4.2粒子群优化模糊PID控制器的仿真研究

4.2.1仿真模型的建立

4.2.2仿真研究及结果分析

4.3本章小结

5总结与展望

5.1论文总结

5.2后续工作展望

致 谢

参考文献

附 录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录