变风量空调系统自适应神经元解耦控制与变静压协调控制

摘要

从节能和提高室内环境质量的角度来看,暖通空调(HVAC)自控系统是楼宇自动化中最重要的系统.因此,采用有效的空气调节方式对智能建筑的能量管理控制(energy management control,EMC)具有重要意义.目前,变风量(variable air volume,VAV)空调系统以其巨大的节能潜力逐渐成为国内外空调系统的主流.但是,变风量(VAV)空调系统具有多变量、强耦合、非线性、时变的特点,因此它的设计、运行和管理都比定风量(constant air volume,CAV)系统难度大.这也是限制VAV系统更广泛应用的一个重要原因.该论文针对变风量(VAV)空调系统正常运行的必要条件-稳定性问题进行研究,把变风量空调系统基于分解协调的策略合理地分解为机组部分和末端部分,并通过实验测试的方法建立了机组部分和末端部分被控对象模型;具体分析了机组部分和末端部分的控制回路之间的耦合关系;论文中应用了单神经元自适应PID控制器的概念,并结合神经元自适应解耦控制的策略,对变风量空调系统的机组部分进行了解耦与控制;利用目前智能建筑楼宇自控系统分布式的特点,对整个变风量空调系统实行基于变静压的协调控制,使机组部分和末端部分成为一个有机的整体.论文还从Matlab仿真和实验系统测试两个方面对解耦及协调控制策略进行了验证.仿真和实验的结果令人满意,证明了这种解耦及协调控制策略的有效性.同时,论文还给出了以Visual Basic工具开发的解耦及协调控制系统应用软件.该软件操作界面良好,通过VB-DDE-METASYS的模式与Metasys系统软件实现了数据交换.

目录

文摘

英文文摘

声明及关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1变风量(VAV)空调系统概述

1.1.1变风量(VAV)空调系统的概念和发展概况

1.1.2变风量(VAV)空调系统的基本原理

1.1.3变风量(VAV)空调系统的特点及使用场合

1.2国内夕变风量(VAV)空调系统的现状及研究热点

1.2.1国外变风量(VAV)空调系统的运行现状及研究热点

1.2.2国内变风量(VAV)空调系统的运行现状及研究热点

1.3课题背景、本论文要解决的问题以及作者的主要见解

2变风量(VAV)空调自动控制系统

2.1变风量空调自动控制系统的功能

2.2变风量空调自动控制系统常用的控制方式

2.3变风量空调系统机组侧控制回路

2.3.1送风温度控制回路

2.3.2送风道静压控制回路

2.3.3新风量控制回路

2.4变风量空调系统末端控制回路

2.4.1压力有关型末端

2.4.2压力无关型末端

2.4.3压力有关和压力无关末端装置的比较

2.5变风量空调系统中变量的耦合关系

3变风量(VAV)空调系统的分析与建模

3.1变风量(VAV)空调系统描述

3.1.1变风量(VAV)空调系统的组成

3.1.2变风量(VAV)空调系统的分析

3.2变风量(VAV)空调系统模型的建立

3.2.1 过程建模的必要性和常用建模方法

3.2.2变风量(VAV)空调系统的建模方法

3.3变风量(VAV)空调系统机组部分模型的建立

3.4变风量(VAV)空调系统末端部分模型的建立

4变风量空调系统机组侧解耦方法分析与变静压协调控制

4.1多变量过程控制系统解耦控制

4.1.1多变量过程控制系统解耦原理与方法

4.1.2多变量过程控制系统智能解耦技术

4.2自适应神经元非模型多变量解耦控制

4.2.1神经网络简介

4.2.2单神经元自适应PID控制器设计

4.2.3单神经元自适应智能控制器中初始权值的确定

4.2.4自适应解耦补偿控制系统及其在VAV系统机组侧的应用

4.3变风量(VAV)空调系统的变静压协调控制

4.3.1协调控制在变风量(VAV)空调系统中的可行性研究

4.3.2变静压协调控制的思想及其在变风量(VAV)空调系统中的实现

5变风量空调系统神经网络解耦的仿真与分析

5.1仿真软件简介

5.2仿真实验设计及结果分析

5.2.1模型的转换

5.2.2仿真结果及分析

6变风量(VAV)空调系统解耦及协调控制的实验研究

6.1变风量(VAV)空调系统的METASYS实现

6.1.1 METASYS系统概述

6.1.2 VAV空调系统的METASYS实现

6.2Metalink控件及DDE技术

6.3实验系统的软硬件调试

6.4变风量(VAV)空调系统解耦及协调控制的软件设计

6.5实验结果及分析

7结论

7.1论文工作总结

7.2论文中的独立见解

7.3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)