房间空调能量模型与控制方法仿真研究

摘要

中央空调运行时间长，耗电大，通常是建筑物中能耗最高的一个系统。若能在满足人们对空调区域空气品质要求的同时，最大限度的降低中央空调系统的能源消耗，将会产生良好的经济效益以及社会效益。因此中央空调的节能是目前一个迫切需要解决的课题。 中央空调系统是一个复杂的自动控制系统，目前传统的中央空调控制方法大多是以PID算法为核心的直接数字式控制和基于传统控制算法的自适应控制。本文建立了传统的基于传递函数的中央空调模型，并依据该模型进行了常规PID控制以及模糊PID控制的仿真，讨论了PID各个参数对控制器性能的影响，并通过仿真结果的比较，分析了模糊PID的优势。同时利用Matlab的Simulink工具箱，针对中央空调系统建立了外一种基于能量的控制模型，并针对该模型进行了双位控制，以及PID控制的初步探讨。 最后本文提出了一种新的基于空调房间基准能耗的中央空调控制方法，该控制方法的核心思想是按需供能，以达到中央空调的节能控制，同时又兼顾了舒适性，通过Matlab仿真，得到了比较满意的控制效果。

目录

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声明

第一章绪论

1.1我国目前的能源现状

1.2研究目的及意义

1.3研究现状

1.3.1自动控制理论在暖通空调中的应用概述

1.3.2仿真技术在空调行业中的发展

1.4本文研究的主要内容及要解决的问题

第二章中央空调系统组成及其工作原理

2.1空气调节的基本概念

2.1.1空气调节的定义

2.1.2湿空气的物理性质

2.1.3空气调节冷负荷估算

2.2中央空调系统的分类及组成

2.2.1中央空调系统的分类

2.2.2中央空调系统的组成

2.3中央空调系统的工作原理

2.3.1制冷原理

2.3.2中央空调自控系统

第三章中央空调传统控制方法

3.1中央空调自动控制系统的特点

3.2 PID控制

3.3模糊控制

3.3.1模糊控制的发展

3.3.2模糊基础理论

3.3.3模糊控制的特点与常用模糊控制器构造技术

3.3.4模糊控制系统的组成

3.4模糊PID控制

第四章空调仿真模型的建立

4.1基于传递函数的空调模型的建立

4.1.1空调房间的数学模型

4.1.2组合式空调器的数学模型

4.1.3干扰源的传递函数

4.2基于能量的Simulink空调仿真模型的建立

4.2.1基于能量的空调房间数学模型的建立

4.2.2基于能量的空调Simulink仿真模型的建立

第五章中央空调系统仿真及控制策略研究

5.1基于传递函数模型的中央空调控制仿真

5.1.1基于常规PID控制的中央空调仿真

5.1.2基于传递函数模型的模糊PID控制器的中央空调仿真

5.2基于能量的Simulink模型的仿真

5.2.1双位控制

5.2.2常规PID控制

第六章基于基准能耗的空调节能控制

6.1基本的理论分析

6.2一种基准能耗的计算方法

6.3空调区冷负荷的计算

6.3.1得热量与冷负荷

6.3.2冷负荷的计算方法

6.3.3基于基准能耗空调控制的仿真

6.3.4基于基准能耗的节能控制与传统控制方法的比较

第七章总结与展望

7.1全文工作总结

7.2未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间研究工作及参与的工程项目