基于史密斯预估补偿的变风量空调系统性能优化研究

摘要

随着科技的进步和人民生活水平的提高，人类越来越注重建筑物的舒适性，中央空调行业迎来了蓬勃发展的机遇，而变风量空调系统因为其节能性强、灵活性高等特点占据广阔的市场份额。空调的控制系统优劣直接影响其各项控制参数，从而影响空调的运行状态和节能效率。因此，研究合适的空调温度控制方式，对于优化空调性能和节约能源具有重要意义。 针对变风量空调系统具有非线性、时变性、大滞后、难以精确建立数学模型的特点以及传统PID控制和模糊控制难以进行有效控制的问题，提出了基于史密斯（Smith）预估补偿的模糊PID控制策略。首先详细介绍了变风量空调系统的控制原理，并针对末端控制型空调控制系统建立了数学模型。其次分析了PID控制器和模糊PID控制器的控制方法及其在变风量控制中的优缺点，指出这些方法在处理大滞后系统时存在的严重不足。在此基础上，提出了基于Smith预估补偿的改进控制策略。最后为了验证该控制策略的优越性，建立了三种控制方式的仿真模型并利用Matlab/Simulink模块对其进行了仿真实验。 实验结果表明，改进的控制策略集合了模糊PID控制和Smith预估补偿的全部优势，使系统具有较低的调节时间和较高的精度，超调量明显减小，有效提高了VAV空调控制系统的动态性能。

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1 绪论

1. 1 课题研究背景及意义

1. 2 国内外研究现状与发展趋势

1. 3 课题研究内容

2VAV空调系统模型的建立

2. 1 VAV空调系统概述

2. 2 VAV空调末端概述

2. 3 VAV空调系统模型建立

2. 4 本章小结

3 PID控制器的设计

3.1 PID控制概述

3.2 PID控制器设计

3. 3 本章小结

4 模糊PID控制器的设计

4. 1 模糊控制理论概述

4.2 模糊PID控制基本原理

4.3 模糊PID控制器设计

4. 4 本章小结

5 Smith预估补偿控制算法设计

5. 1 大滞后过程控制系统概述

5.2 Smith预估补偿控制

5. 3 系统控制算法设计

5. 4 本章小结

6 仿真实验及结果分析

6. 1 仿真工具概述

6.2 基于传统PID控制的仿真及分析

6.3 基于模糊PID控制的仿真及分析

6.4 基于Smith-模糊PID控制的仿真及对比结果分析

6. 5 本章小结

7 总结与展望

7. 1 工作总结

7. 2 工作展望

参考文献

作者在读期间的研究成果

致谢