洁净中央空调系统温湿度控制及其节能的研究与实现

论文摘要

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。

论文目录

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