基于模糊控制的中央空调变频技术及节能控制研究

摘要

随着物质生活水平的提高，人们对中央空调的需求也日益增长，在追求降低中央空调系统能耗的同时，也希望室内的温度和湿度都能够达到理想的状态。随着社会的不断发展，能源危机问题日益突出，中央空调系统的节能控制变得尤其重要。本文对中央空调控制系统的变频及节能技术进行了研究。
　　首先，讨论了中央空调的国内外研究现状，同时还研究了中央空调的结构及其工作原理。由于中央空调的冷冻水泵与冷却水泵结构及工作原理类似，所以本文主要研究了冷却水泵的控制。在传统控制方法中，由于中央空调系统的复杂性，及传统PID控制算法参数不变的局限性，所以传统PID控制算法难以达到理想的控制效果。本文提出了一种更优的控制算法，在传统PID控制算法的基础上加入模糊控制技术——即模糊PID控制算法。模糊PID控制算法不仅对被控对象的数学模型没有严格要求，而且还能进行实时在线参数调节，方便利用MATLAB/SIMULINK工具箱进行建模仿真。本文把传统PID控制器和模糊PID控制器进行了仿真分析，结果表明模糊PID控制算法的控制效果优于传统PID控制算法。
　　其次，本文还分析了中央空调控制系统的结构框图，设计了控制系统的硬件，及中央空调冷水机组的PLC控制电路。系统下位机选用S7-300，其主要任务是对现场的数据进行采集、传输与控制，根据控制算法的输出结果调节变频器，使控制系统的各个电机有效运行，实现智能控制和降低能耗的目标。软硬件之间的通信主要通过PROFIBUS协议和OPC协议来实现。
　　最后，对本文所研究的内容进行总结，同时对中央空调控制系统的控制方法提出了进一步的研究展望。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2中央空调系统研究概述

1.3 模糊控制理论

1.4 本文研究内容

第2章 模糊控制在中央空调变频节能中的应用

2.1 模糊理论的基本原理

2.2 模糊PID控制算法分析

2.3 模糊PID控制方案

2.4 本章小结

第3章 中央空调节能技术方案分析

3.1 中央空调系统的能耗分析

3.2 中央空调控制系统节能方案

3.3 中央空调的变频控制方式

3.4 本章小结

第4章 中央空调控制算法研究与仿真

4.1 传统PID控制器的建模与仿真

4.2 模糊PID控制器的建模与仿真

4.3 本章小结

第5章 中央空调变频控制系统的实现

5.1 中央空调系统的控制方案

5.2 中央空调冷水机组与PLC的硬件电路设计

5.3 系统软件设计

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文