组合式空气处理机组节能控制的研究与实现

摘要

随着空调系统的广泛应用，空调能耗问题也日益突出，据统计，我国建筑能耗约占社会总能耗的40％，而空调能耗是建筑能耗的主要部分。空气处理机组是空调系统的主要调节机构,因此，在能源问题日益突出的今天，研究一种高效节能的空气处理机组具有十分重要的意义。目前空调大部分时间都是在部分负荷下运行，且在运行中表冷器的降温除湿与加热器的再加热造成冷热抵消现象，使得能源浪费严重。另外，由于空调系统大滞后、耦合性强、多扰动等特点，传统的控制方法难以实现良好的控制品质。若是能在满足控制空调房间温湿度的同时，最大限度的降低空调系统的能耗，将会带来良好的社会效益。
　　课题旨在研究一款高效节能的空气处理机组控制器。首先，本文从节能策略与控制效果两方面对空调系统的控制方法进行了研究。一方面，为使空调系统最大限度的降低能耗，本文从原理上分析了降低空调能耗的有效途径，总结出了可以通过调节空调系统送风量、露点温度、新回风混合比例、送风温度等参数来降低空调系统能耗的结论，并结合空调房间的实时冷热负荷与空调机组的能耗模型提出了一种空气处理机组节能控制策略；另一方面，为了使空调系统在大滞后、强耦合、多干扰的特点下能够取得良好的控制效果，本文设计了一款模糊自整定PID参数控制器，并在Simulink平台上对模糊自整定PID参数控制算法与传统PID控制算法的控制效果作了仿真比较，结果表明模糊自整定PID控制算法在减小系统超调、抗干扰等方面明显优于传统PID控制算法。其次，本文设计了一款空气处理机组控制器，该控制器硬件方面基于STM32f103系列单片机，并以此为基础设计了开关量输入输出、模拟量输入输出、串口通信等硬件模块，使其能够适用于更多类似的空调系统。软件方面，移植了嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ,并基于该平台实现了空调系统的多任务编程，多任务编程的特点使得程序在稍加修改的情况下可以适应功能更为丰富的空调系统。最后，本文对设计的空气处理机组控制器的各模块功能进行了测试，测试结果表明该控制器基本实现了空气处理机组的控制功能。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本课题研究的主要内容

第二章 空气处理机组概述

2.1空气处理机组系统介绍

2.2空气处理机组控制回路

2.3本章小结

第三章 空气处理机组的节能方法

3.1空调系统耗能特点与节能途径

3.2本章小结

第四章 空气处理机组的节能控制策略

4.1送风量的调节

4.2露点温度的调节

4.3混合风阀开度的调节

4.4送风温度的调节

4.5空气处理机组节能控制策略

4.6本章小结

第五章 空气处理机组运行仿真

5.1空气处理机组仿真模型建立

5.2系统模型参数求解

5.3空气处理机组仿真算法研究

5.4本章小结

第六章 组合式空气处理机组控制系统设计

6.1控制器控制要点分析

6.2控制系统总体架构

6.3控制系统硬件设计

6.4控制系统软件设计

6.5本章小结

第七章 空气处理机组控制器的调试

7.1开关量输入输出调试

7.2输入电压检测

7.3输入电流检测

7.4输出电流检测

7.5温度测量

7.6与显控屏的Modbus通信测试

7.7测试结果分析

7.8本章小结

第八章 结论与展望

8.1主要工作与结论

8.2研究展望

致谢

参考文献

附录