基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器

摘要

随着城市建设的迅速发展，供暖已成为我国北方地区城市现代化建设的重要问题之一。但是由于我国的供暖技术比较落后，所以造成了资源的巨大浪费。因此，在智能建筑以及工业和民用建筑中，能源问题必须引起人们的充分重视。 按建筑物使用的性质，供暖制度可分为两大类：连续供暖制度和间歇供暖制度。对于间歇供暖制度，其预热时间(tP)的精确估计是十分必要的。对于预热时间过分的估计(即tP的估计值大于实际值)会使在工作期未到来之前房间的温度就已达到了舒适温度，这必然导致燃料的浪费；反之，对于预热时间不足的估计(即tP的估计值大于实际值)会使在工作期到来时房间的温度还未达到人体感觉的舒适温度。 伴随着全球能源危机，在智能建筑以及工业和民用建筑中，预热时间的控制问题(启动控制问题)已引起人们的重视。为了达到节能的目的，自校正启动控制策略的需要也就运用而生。 本文把自校正控制策略引入到加热装置的启动控制问题中。并通过分析建筑物内部某一时期在热源和外界环境影响下的温度变化过程，找出了变化规律。通过相似原理，从热力学系统角度出发，建立了间歇供暖加热过程的数学模型，并进行了系统的混合仿真实验。混合仿真实验表明：自校正控制策略较传统的启动控制方法而言，能够节省相当的能源。 单片机的出现扩大了计算机技术的应用领域，使计算机从海量数值计算进入到智能化控制领域，可以用来组成数据采集系统、各种工业实时控制系统、智能仪器仪表以及作为嵌入式系统中的微控制器。 本文研究基于单片机的供暖系统最佳启停自校正(STR)调节器。首先建立了建筑物最佳预热时间的预测模型，据此推导出STR调节器的预测控制算法，然后进行了混合仿真，并对三种不同模型的仿真结果进行比较，得出最可行的方法。在此基础上，利用汇编语言编写了相应的控制应用程序，并在8051单片机设计的自校正调节器(STR)上予以实现。实时控制实验表明了这种控制策略的可行性，并为进一步开发实际工程中可用的产品打下了基础。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1智能建筑节能的现状和发展方向

1.1.1智能建筑节能的现状

1.1.2我国智能建筑节能的发展方向

1.2本课题的来源和研究目的与意义

2建筑物供热系统最佳预热时间的预测

2.1参数自校正控制

2.1.1最小方差控制

2.2建筑物供热系统模型及分析

2.2.1最佳起始时间控制

2.2.2建筑物最佳预热时间的预测和控制算法

3间歇供热系统的混合仿真

3.1混合仿真方案

3.2本实验中关于Lonworks和Visual Basic的设计

3.2.1 Lonworks的网络设计

3.2.2实验中的Visual Basic程序设计

3.3混合仿真结果及分析

4基于单片机设计的最佳启停自校正(STR)调节器

4.1引言

4.2自校正调节器的硬件设计

4.2.1自校正调节器的硬件构成

4.2.2单片机型最佳启停自校正(STR)调节供热系统控制实验方案

4.3自校正调节器的软件设计

4.4单片机自校正调节器(STR)实验结果及分析

5结论

5.1论文工作总结

5.2论文的独立见解

5.3进一步的研究和开发工作

致谢

参考文献

附录1图表索引

附录2软件文档(另册装订)