基于MATLAB/Simulink的建筑环境控制系统的计算机辅助设计与仿真分析

【摘要】：近些年，暖通空调系统的自动控制在我国的发展很快，采用自动控制的空调系统、供热系统已经比比皆是，但是这些控制系统绝大多数控制质量不佳，运行与节能效果难如人愿。出现以上问题，从设计角度考虑，究其原因主要是因为：①暖通空调自控系统设计缺乏辅助设计手段，通常只能凭借经验进行设计；②控制策略及控制参数的取值合理与否一般只能在系统完工后，根据现场实际运行效果来判断，若不合理只能做局部的调整和修改，难以实现优化控制；③当系统出现问题时，没有一整套针对于暖通空调控制系统的理论分析方法，暖通技术人员只能求助于控制专业人员帮助解决，而控制专业人员不熟悉暖通空调系统工艺流程，故很难及时、彻底、高质量的解决问题。 本文针对建筑环境控制领域存在的上述实际问题，提出了运用当今自控领域最流行的控制系统分析设计软件——MATLAB/Simulink来辅助分析设计建筑环境控制系统。借助于MATLAB软件提供的控制系统工具箱，运用经典控制理论的时域分析法、根轨迹法对暖通空调控制系统（连续控制系统和离散采样控制系统）的稳定性、动态与稳态性能、控制参数的取值、PID参数的整定与优化进行了全面的仿真分析与设计，并利用MATLAB函数对暖通空调领域被控对象（包括空调房间、加热器和热交换器、温度传感器、及调节阀等）的特性进行分析、建模。最后通过房间温度控制的实验表明利用MATLAB/Simulink进行暖通空调控制系统分析设计是简捷、快速而有效的，其设计分析结果有很强的实用性和对实际工程有较高的参考价值。