中央空调水系统优化节能控制

论文摘要

目前二次泵变水量系统是在大型高层民用建筑或多功能建筑群中应用最为广泛的一种中央空调冷冻水系统。它能适应实际运行工况下空调用户负荷的变化,有效节约冷水输送能耗。但是由于普遍采用人工经验管理使得本身应有的节能能力不能真正发挥,能耗和运行费用居高不下。本文主要研究空调水系统中通过供回水压差来在线优化控制二次变频泵,主要内容如下:首先通过分析变水量中央空调水系统的控制方法,得出用压差来控制二次变频泵具有很好的节能潜力。并以“西安建筑科技大学智能建筑环境技术实验室”中央空调系统的水系统作为研究对象,进行在线辨识供回水压差和变频器频率之间的模型,这为水系统的自动控制和优化进行深入的研究奠定了基础。其次构建了基于LabVIEW的中央空调控制系统,一台上位机和三台下位机构成了整个系统的控制系统。上位机进行整个系统的监控,下位机承担局部回路的优化控制并将实时采集的数据通过网络送到上位机。此控制系统的构建为“基于大系统优化理论的变风量（VAV）中央空调系统节能控制技术研究”提供了一个很好的平台。最后设计了用压差控制变频器的自校正优化控制器,使用改进的Ziegler-Nichols方法进行PID整定。通过在线辨识的模型进行在线的PID控制,并用MATLAB仿真,结果表明系统运行稳定,而且二次泵的能耗大大减低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状与文献综述
• 1.3 研究对象及本论文的文工作
• 2 变水量中央空调水系统的组成及控制方法分析
• 2.1 变水量中央空调系统的构成
• 2.2 智能建筑环境技术实验室水系统结构
• 2.3 空调水系统特点
• 2.4 离心水泵的相似律及选用
• 2.5 变水量系统流量调节方案
• 2.5.1 流量调节途径的选择
• 2.5.2 转速调节方法的选择
• 2.6 二次泵的控制方法分析
• 2.6.1 泵的速度控制方案
• 2.6.2 几种水泵的速度控制方法的比较
• 2.6.3 变速水泵的速度控制参数的选择
• 2.6.4 压差测点设置的位置
• 2.7 小结
• 3 基于LABVIEW的中央空调控制系统的设计
• 3.1 控制系统组成结构
• 3.2 LabVIEW简介
• 3.3 分布式数据采集与控制系统设计
• 3.3.1 LabVIEW中的网络通信方式
• 3.3.2 共享变量
• 3.3.3 系统网络编程的实现
• 3.4 上位机系统软件设计
• 3.4.1 用户登录
• 3.4.2 上位机系统监控
• 3.4.3 串口控制通讯模块
• 3.5 小结
• 4 空调水系统二次变频泵频率-供回水压差辨识与建模
• 4.1 水系统部件模型
• 4.1.1 水阀
• 4.1.2 水泵
• 4.2 水系统部件参数辨识
• 4.2.1 系统辨识的内容及步骤
• 4.2.2 数据采集和数据预处理
• 4.2.3 最小二乘法
• 4.2.4 具有遗忘因子递推最小二乘法
• 4.2.5 ARX模型结构
• 4.2.6 压差-频率数学模型在线辨识
• 4.3 小结
• 5 空调水系统二次泵定压差自校正优化控制
• 5.1 参数自校正概述
• 5.2 自校正PID控制器设计
• 5.2.1 数字增量式PID算法
• 5.2.2 改进的Ziegler-Nichols方法的PID整定
• 5.2.3 控制算法步骤
• 5.3 系统仿真及分析
• 5.3.1 被控对象数学模型
• 5.3.2 自校正PID控制系统仿真结构图
• 5.4 实验研究结果及分析
• 5.5 小结
• 6. 总结
• 6.1 结论
• 6.2 进一步的研究和开发工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• I. 图表索引
• II. 软件文档（另册装订）
• III. 硕士阶段发表论文