多区域变风量空调系统的神经网络预测控制研究

论文摘要

暖通空调自问世以来,大大提高了人们的生活和工作环境质量,但也成为建筑物耗能大户。变风量空调系统具有突出的节能优势,并且有舒适灵活、装机容量小的特点,但是在变风量空调系统的运行中,控制一直是难点,这不仅关系着系统节能优势能否发挥,而且涉及到系统的稳定性问题。总风量控制法直接根据末端装置的设定风量计算出要求的风机转速,具有某种程度上的前馈控制含义,而且省去了静压控制回路,提高了控制系统的稳定性。但是自提出以来,由于末端动作频繁、通信量大、控制复杂而一直处于研究完善阶段。作者在详细分析了国内外变风量空调系统的控制现状,经过综合比较之后,拟定选用总风量控制法,由该方法的优缺点出发,着力于提高总风量控制法的效果,为其应用提供一种解决方案。本文首先完成一个典型二层办公环境的变风量空调系统的简要设计,确定相应的设备参数;然后采用机理分析法建立各个环节的动态数学模型,并分别独立进行了空调室温度的神经网络预测控制仿真研究和表冷器出风温度的PID控制仿真研究,得出满意的动、静态性能;在此基础上,应用总风量控制法,对多区域变风量空调控制系统联动调节。MATLAB仿真结果表明系统达到了良好的控制效果,具有良好的设定值跟踪能力,自适应性和鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 变风量空调的概念及特点
• 1.3 变风量空调的控制原理
• 1.4 国内外研究现状及分析
• 1.4.1 风机运行方案
• 1.4.2 风机送风量控制研究
• 1.4.3 空气处理机组的送风温湿度控制
• 1.4.4 新风量控制研究
• 1.4.5 房间温度控制研究
• 1.4.6 系统综合分析
• 1.5 论文的主要研究内容
• 第2章 建筑物背景及其变风量空调系统简要设计
• 2.1 建筑物背景
• 2.2 空调系统参数
• 2.2.1 室内要求及使用情况
• 2.2.2 空调系统其他参数
• 2.3 表冷器热工计算
• 2.3.1 表冷器热质交换的特点
• 2.3.2 表冷器传热系数
• 2.3.3 表冷器热交换效率
• 2.3.4 表冷器热平衡方程
• 2.3.5 表冷器选型计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 空调室建模及其控制系统仿真
• 3.1 空调室建模
• 3.2 人工神经网络
• 3.2.1 神经网络的发展
• 3.2.2 神经网络的特点
• 3.2.3 神经网络的训练
• 3.2.4 神经网络控制
• 3.2.5 BP网络
• 3.2.6 TRAINLM算法
• 3.3 神经网络预测控制
• 3.3.1 预测控制特点
• 3.3.2 预测控制三要素
• 3.3.3 神经网络预测控制原理
• 3.4 空调室控制系统仿真
• 3.5 对象的系统辨识
• 3.6 仿真结果分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 表冷器建模及其控制系统仿真
• 4.1 表冷器建模
• 4.2 PID控制算法
• 4.3 表冷器控制系统仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 多区域变风量空调控制系统仿真
• 5.1 多区域变风量空调控制系统仿真
• 5.2 仿真结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢