变风量空调系统末端装置的控制与仿真研究

论文摘要

由于智能建筑的迅速发展，也逐渐加强了楼宇自动化系统对建筑内设备的科学化、经济化、合理化的控制和管理。这不仅使建筑的功能、效率增强了，而且还能达到节约能源的效果。空调系统作为楼宇自动化系统的核心，大幅降低建筑能耗与环境控制效果的关键是其智能化的程度。而变风量空调系统具有良好的舒适性、灵活性和节能性，逐渐成为空调系统的主流趋势。变风量空调末端（VAVBOX）是变风量系统的关键部位，其运行的状况将直接影响空调系统的整个运行效果。本文主要论述了变风量空调末端（VAVBOX）在室内温度方面的精确控制与抗扰问题，利用智能控制算法实现了变风量末端的精确控制。首先对压力有关型变风量末端控制回路进行了系统辨识,风阀模型采用开环辨识的方法，房间模型辨识中采用了闭环辨识。在理论方面上，本文应用智能控制理论模糊控制算法和神经网络控制算法，与传统PID控制和预测控制相结合，构成模糊PID控制器和神经网络模型预测控制器，对变风量末端的数学模型进行控制，并利用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对该控制系统进行仿真。仿真结果表明，新型模糊PID控制和神经网络模型预测控制无论是在控制精度上，还是在抗扰性上都明显优于常规PID，为今后在工程实践中的应用奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本课题研究主要内容和要解决的主要问题
• 1.4 论文结构
• 1.5 本章小结
• 第2章 变风量（VAV）空调系统及其末端装置控制
• 2.1 变风量（VAV）空调系统概述
• 2.1.1 变风量（VAV）空调系统基本概念
• 2.1.2 变风量（VAV）空调系统的优缺点
• 2.1.3 变风量（VAV）空调系统的组成及分类
• 2.2 变风量空调系统的控制方法
• 2.2.1 定风量箱（CAVBOX）新风控制
• 2.2.2 变风量空调机组系统控制
• 2.3 变风量空调末端装置
• 2.3.1 变风量空调末端装置基本概念
• 2.3.2 变风量空调末端装置的类型
• 2.3.3 VAV 末端装置控制回路
• 2.4 变风量空调末端装置硬件
• 2.5 本章小结
• 第3章 变风量空调末端装置建模
• 3.1 系统辨识概述
• 3.1.1 系统辨识步骤
• 3.1.2 M 序列与逆 M 序列
• 3.1.3 系统辨识方法
• 3.2 变风量末端装置的机理建模
• 3.3 变风量空调末端装置实验建模
• 3.3.1 变风量空调末端装置风阀模型辨识
• 3.3.2 变风量空调末端装置房间模型辨识
• 3.4 本章小结
• 第4章 变风量空调末端装置的智能控制策略
• 4.1 智能控制理论概述
• 4.2 模糊控制理论
• 4.2.1 模糊控制的基本概述
• 4.2.2 模糊控制器的基本结构
• 4.2.3 模糊 PID 控制器在 VAVBOX 中的应用研究
• 4.3 神经网络控制
• 4.3.1 神经网络原理
• 4.3.2 BP 神经网络
• 4.3.3 BP 神经网络模型预测控制的应用研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 变风量末端控制的仿真研究
• 5.1 仿真软件介绍
• 5.2 变风量末端控制系统的仿真
• 5.2.1 常规 PID 控制系统仿真
• 5.2.2 模糊自整定 PID 控制系统仿真
• 5.2.3 神经网络模型预测控制系统仿真
• 5.3 控制系统仿真结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文