中央空调联合太阳能喷射制冷系统的设计、建模与控制仿真

摘要

大型建筑物空调耗能巨大，中央空调一个主要节能措施是将其循环过程中释放的热能回收以生产热水。为了能有效利用这些热能进行制冷，以减少中央空调的能耗，本课题在模拟太阳能加热的条件下，在原有的中央空调系统中引入喷射制冷系统，使其与中央空调联合制冷。文中着重对中央空调联合太阳能喷射制冷系统的工作原理进行研究，并且对喷射制冷各个环节进行设计和选型。使用Matlab对中央空调联合太阳能喷射制冷系统进行建模与仿真，以验证控制的有效性。
　　 在对喷射制冷进行设计的过程中，本文利用能量守恒定律、质量守恒定律、动量定理以及热力计算的相关方法，对蒸发器、冷凝器、发生器和喷射器进行设计与选型。喷射制冷系统的主要工作部件是喷射器。在不同的设计工况下，喷射器的喷射系数不同，这将影响系统的工作。
　　 在中央空调联合太阳能喷射制冷系统的建模过程中，本文对各个模块独立建模，在此基础上，分析在不同的工作模式下，各个模块之间的关系。接着，对各个工作模式之间系统的关系进行分析，得到在各个工作模式下都适用的制冷模型——控制时滞非线性模型。
　　 使用无时滞线性化处理的方法对控制时滞非线性系统进行处理，得到二阶线性模型。分别利用积分滑模变结构控制方法和传统的PID控制方法对处理过的模型进行控制并比较。针对系统的特点将模型参考自适应和积分滑模变结构控制相结合设计出合理的控制器。为了从理论上对所设计的控制系统进行研究，使用Matlab进行仿真，表明使用模型参考自适应滑模控制器有良好的动态性能和稳态性能，能满足设计的需要。
　　 本文研究得到广西自治区科学研究与技术开发计划项目(NO.桂科攻11145001-5)的支持。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 太阳能喷射制冷系统的发展和研究现状

1．3 喷射器的发展和研究现状

1．4 滑模变结构控制的研究现状及其需要解决的问题

1．5 模型参考自适应控制的研究现状及其需要解决的问题

1．6 本文主要工作

第二章 中央空调联合太阳能喷射制冷系统工作原理

2．1 中央空调联合太阳能喷射制冷系统结构

2．2 中央空调联合太阳能喷射制冷系统的理论分析

2．2．1 太阳能喷射制冷系统循环的分析

2．2．2 机械压缩制冷系统

本章小结

第三章 中央空调联合太阳能喷射制冷系统的设计

3．1 气体喷射器设计

3．2 蒸发器的设计

3．3 冷凝器的设计

3．4 压缩机的选型

3．5 发生器的设计

3．6 设计与选型

3．7 系统运行结果

本章总结

第四章 中央空调联合太阳能喷射制冷系统的建模

4．1 喷射器建模

4．2 蒸发器建模

4．3 冷凝器建模

4．4 压缩机建模

4．5 单纯的喷射制冷工作模式

4．5．1 喷射制冷下的传递函数

4．5．2 喷射制冷下的稳态模型

4．6 喷射／压缩制冷工作模式

4．6．1 喷射／压缩制冷下的传递函数

4．6．2 喷射／压缩制冷下的稳态模型

4．7 压缩联合喷射制冷工作模式

4．7．1 压缩联合喷射制冷下的传递函数

4．7．2 压缩联合喷射制冷下的稳态模型

4．8 三种制冷工作模式之间的联系

4．8．1 喷射制冷系统与喷射／压缩制冷系统之间的联系

4．8．2 喷射制冷系统与压缩联合喷射制冷系统之间的联系

4．9 空调房间建模

4．10 设计分析

本章小结

第五章 滑模变结构控制在系统中的应用

5．1 纯滞后控制时滞系统的无时滞线性变换

5．2 积分滑模变结构控制

5．3 PID工程整定

5．4 中央空调联合太阳能喷射制冷系统控制的仿真研究

本章小结

第六章 模型参考自适应滑模控制在系统中的应用

6．1 超稳定理论设计模型参考自适应控制

6．2 模型参考自适应滑模控制

6．3 仿真研究

本章小结

第七章 结论与展望

7．1 工作总结

7．2 后续工作及展望

参考文献

致谢

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