中央空调冷冻水系统变流量智能控制的研究

摘要

随着我国城市化的发展,建筑数量及规模不断增加,建筑能耗不断上升。中央空调系统是建筑物不可缺少的基础设施,在给人们提供舒适环境的同时,也带来了巨大的能源消耗。根据相关资料统计,中央空调能耗约占建筑总能耗的50％,水系统的能耗占中央空调能耗的60%-80%。因此,对中央空调水系统的控制研究已成为控制工程及智能建筑研究的热点之一。中央空调冷冻水系统是典型的非线性、时变性、大惯性的复杂系统,难以建立精确的数学模型。常规的PID控制对数学模型依赖性较强,且PID调节性能依靠其参数的整定,而冷冻水系统的时间常数大,调整费时费力,难以获得令人满意的控制效果。因此,本文在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、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。设计了中央空调冷冻水系统模糊PID控制器,不仅保持了PID控制简单、精度高的优点,也具有模糊控制适应性强、鲁棒性强的特点。研究基于粒子群算法的控制器参数优化问题,利用改进的粒子群优化算法对已设计的控制器的量化因子及比例因子进行了优化,最后对设计的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具有更好的控制效果,使冷冻水的回水温度基本稳定在设定的范围内。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 中央空调控制系统国内外研究发展状况

1.3 本文所作的主要工作

2 中央空调变流量控制原理

2.1 中央空调系统结构及原理

2.1.1 概述

2.1.2 变流量空调系统种类

2.1.3 中央空调系统结构

2.1.4 制冷的工作原理

2.2 中央空调变流量控制

2.2.1 空调定流量控制

2.2.2 中央空调变流量控制方法

2.2.3 冷冻水系统变流量节能原理

2.2.4 空调水系统变流量特点

2.3 本章小结

3 空调冷冻水系统智能控制器设计研究

3.1 模糊 PID 控制理论

3.1.1 概述

3.1.2 模糊控制理论

3.1.3 PID 理论基础

3.1.4 模糊 PID

3.2 冷冻水系统特性分析

3.2.1 冷冻水控制系统组成

3.2.2 冷冻水系统数学模型描述

3.3 模糊 PID 控制器设计

3.3.1 输入输出变量的选择及量化

3.3.2 模糊控制规则库设计

3.3.3 模糊推理确定输出控制量

3.4 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 粒子群优化算法的改进

3.4.4 改进的粒子群算法优化模糊 PID 控制器的参数

3.5 本章小结

4 控制系统仿真测试的研究

4.1 概述

4.1.1 控制系统仿真

4.1.2 空调控制系统仿真概况

4.2 仿真软件介绍

4.2.1 MATLAB 简介

4.2.2 Simulink 简介

4.3 模糊 PID 系统仿真

4.4 粒子群优化模糊 PID 控制器的仿真研究

4.4.1 建立仿真模型

4.4.2 仿真结果分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 未来展望

参考文献

作者简历

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