洁净中央空调系统温湿度控制及其节能的研究与实现

【摘要】： 目前,洁净空调在我国的医药化工、机械电子、航空航天等各行各业得到了广泛应用。但是空调系统的温度和湿度控制精度总是差强人意,原因就是,空调系统是一个时变、非线性、大滞后系统。常规的控制策略很难获得良好的控制性能。同时,与民用空调相对较重视节能问题而言,由于各种各样的原因,有相当多的洁净空调浪费能源的问题比较突出。 本文首先以西安地区某电子厂房洁净空调为例,描述了洁净中央空调温湿度的基本控制方案,并给出工程调试结果。然后对此洁净中央空调进行相关数据采集,通过MATLAB软件,用最小二乘法,建立冷水阀门开度与厂房房间内温度间的数学模型(一阶惯性滞后+纯滞后模型),为系统仿真提供模型依据。 本文第4章先介绍了SMITH预估原理,并将其改进。在预测误差回路上,加入加权平均滤波,来增强系统的稳定性。随后介绍了模糊控制基本理论,模糊自适应PID算法的原理,并针对中央空调冷水阀门与房间温度之间的数学模型,采用模糊自适应PID+改进的SMTIH预估控制算法,在MATLAB软件上进行系统仿真,得到很好的控制效果。 最后,论文分析了目前洁净中央空调温湿度控制存在能源浪费的一个原因,提出空调系统降温PID与加热PID互锁,除湿PID与加湿PID互锁的思想,同时,给出如何合理的选择这四个PID控制回路的给定值,使控制系统节能。并将模糊自适应PI算法应用到该互锁控制思想中,应用于西安某药厂洁净中央空调,得到了很好的控制效果。 【关键词】：洁净空调 滞后 模糊自适应PID SMITH 互锁控制 节能
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TB657.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状及关键技术8-10
• 1.3 本课题研究的内容和要解决的主要问题10
• 1.4 论文的结构10-11
• 1.5 小结11-12
• 2 洁净中央空调系统温湿度控制方案12-19
• 2.1 引言12
• 2.2 电子厂房的空调控制系统结构12-13
• 2.3 控制系统的相关设备13-15
• 2.4 洁净空调JK-2基本控制方案15-16
• 2.5 软件设计16-17
• 2.6 调试结果17-18
• 2.7 小结18-19
• 3 系统建模19-28
• 3.1 引言19
• 3.2 建模的主要目的19
• 3.3 建立系统数学模型的基本方法19-20
• 3.4 最小二乘法辨识20-21
• 3.5 采集建模所用数据21-25
• 3.6 数学建模25-27
• 3.6.1 MATLAB介绍25
• 3.6.2 用MATLAB建模25-27
• 3.7 小结27-28
• 4 温度模糊自适应PID+SMITH预测控制仿真28-54
• 4.1 引言28
• 4.2 大滞后问题研究现状28-31
• 4.3 SMITH预测原理31-32
• 4.4 SMITH预估补偿结构的改进32-33
• 4.5 模糊控制的基本理论33-42
• 4.5.1 模糊控制系统的基本概念33-34
• 4.5.2 模糊逻辑控制器的设计34-42
• 4.6 模糊自适应PID控制42-46
• 4.6.1 PID控制的特点与不足42-43
• 4.6.2 模糊自适应PID的必要性43-44
• 4.6.3 模糊自适应PID控制44-46
• 4.7 模糊自适应PID+SMITH预估控制器结构46
• 4.8 系统仿真46-53
• 4.9 小结53-54
• 5 洁净中央空调节能控制研究54-69
• 5.1 引言54
• 5.2 温湿度控制算法与节能54-57
• 5.2.1 净化空调温湿度互锁控制54-56
• 5.2.2 升温、降温、加湿、除湿PID控制回路给定值的选取56-57
• 5.3 洁净空调系统背景介绍57
• 5.4 洁净空调控制系统设计57-63
• 5.4.1 控制系统结构图57-59
• 5.4.2 控制系统相关设备59-60
• 5.4.3 控制系统原理图60-61
• 5.4.4 硬件组态61-62
• 5.4.5 软件结构62-63
• 5.5 模糊自适应PID算法在PLC中实现63-66
• 5.5.1 模糊自适应PI控制算法相关参数的确定63-64
• 5.5.2 模糊推理表的计算64-66
• 5.5.3 模糊自适应PI算法实现66
• 5.6 系统调试结果66-68
• 5.7 小结68-69
• 6 总结69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 附录1.硕士研究生学习阶段发表的论文74-75
• 附录2.图表索引75-76

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