PID参数自整定控制在暖通空调系统中的应用

【摘要】： 暖通空调系统的能量消耗占整个建筑耗电量的50％以上，由于现有的暖通空调控制器大都是采用PID控制器，并且控制器参数是固定的。当负荷、湿度、送风压力、冷冻水温度和压力及外界环境发生变化时，特别是在新风湿度和房间负荷变化较大时，其送风温度和静压力的控制效果差，调节时间长，造成了能源的浪费，因此研究暖通空调控制器参数的在线自整定方法，缩短调整时间，提高控制精度和稳定性，可以有效的降低系统的能量消耗。 首先分析了暖通空调系统的运行工艺过程，由于空调系统的大惯性，大滞后、时变、非线性等特点比较明显，采用常规的PID控制往往效果欠佳，所以根据暖通空调控制系统的要求，选用在线辨识策略，对空调系统对象采用两个连续的继电反馈试验，辨识出实际过程对象的二阶加纯滞后模型，并基于幅值裕度和相位裕度重新整定控制器的参数。仿真结果表明，通过此方法进行PID控制器参数自整定可以改善空调调节过程的品质，提高控制质量，降低能耗。 暖通空调系统结构复杂，控制回路多，有几百个甚至上千个控制回路。首先按照设备对暖通空调所有控制回路进行分组，设计了组回路的性能指标。根据组回路的性能指标找出控制效果差的组回路。其次，从控制效果差的组回路中根据单回路的控制误差的标准差找出控制质量差的单回路。 采用VC++6.0和数据库SQL Sever 2000作为编程工具开发空气处理单元基础控制器参数优化软件模块并进行了测试试验。测试结果表明，该软件能根据工况条件的改变整定控制器参数，改善空调系统的控制质量，降低能量的消耗。 【关键词】：暖通空调 继电反馈 PID控制 参数自整定
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM925.12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题的背景及意义9-10
• 1.2 暖通空调控制技术发展现状10-15
• 1.2.1 暖通空调控制技术国外研究现状10-13
• 1.2.2 暖通空调控制技术国内研究现状13-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 2 暖通空调系统原理及其相关技术16-28
• 2.1 暖通空调系统的组成及工作原理16-20
• 2.2 暖通空调控制系统的构成20-27
• 2.2.1 暖通空调控制系统原理21-24
• 2.2.2 LonWorks技术24-27
• 2.3 小结27-28
• 3 暖通空调单元控制器参数整定及性能评价方法研究28-54
• 3.1 引言28-29
• 3.2 PID控制器的理论基础及参数自整定29-31
• 3.2.1 PID控制器的原理29-30
• 3.2.2 PID控制器参数自整定的原理及方法30-31
• 3.3 基于继电反馈自整定 PID参数31-41
• 3.3.1 继电反馈用于 PID控制器参数自整定的基本原理31-35
• 3.3.2 改进型继电反馈实验35-38
• 3.3.3 基于幅值裕度和相位裕度的 PID参数自整定38-41
• 3.4 暖通空调控制性能评估41-44
• 3.4.1 暖通空调控制系统的性能指标42-43
• 3.4.2 暖通空调多回路控制性能监测43-44
• 3.5 暖通空调系统自整定PID控制器设计44-46
• 3.6 仿真研究46-53
• 3.6.1 仿真模型的建立46-48
• 3.6.2 仿真结果48-53
• 3.7 小结53-54
• 4 暖通空调系统自整定软件开发54-67
• 4.1 VC++6.0与 SQL sever 200054-56
• 4.1.1 VC++6.0简介54-55
• 4.1.2 SQL Sever 200055-56
• 4.2 暖通空调自整定软件结构设计56-60
• 4.2.1 自整定参数配置56-57
• 4.2.2 自整定模块设计57-60
• 4.3 单元控制器软件接口设计60-62
• 4.4 暖通空调软件测试62-66
• 4.5 小结66-67
• 5 结论67-68
• 参考文献68-71
• 附录A 部分程序代码71-75
• 在学研究成果75-76
• 致谢76

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