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基于DMC-PID串级控制的大温差送风高精度恒温空调系统研究

傅允准  
【摘要】: 本文以某同步辐射光源的储存环隧道高精度恒温空调系统为背景,由于恒温室的特殊性,电磁铁设备大发热量和狭小的隧道空间,以致于高精度恒温室空调系统只能采用大温差小风量送风,且恒温室内外干扰因素多,导致了其恒温精度很难达到预期效果。为了保证恒温室温度稳定,本课题主要开展高精度恒温空调系统的扰量特性、气流组织方式和控制策略的研究。 首先,根据储存环隧道建筑结构和电磁铁设备散热量大的特点,研究冷却水和空调系统设备发热量的分担率,简化恒温室模型,采用CFD数值模拟方法,分析大温差送风对恒温室指标参数的影响和在单扰量和多扰量作用时高精度恒温室温度动态响应特性,从而确定各扰量临界范围。然后,研究恒温室在内扰作用和外扰作用以及内外扰同时作用时温度动态响应特性和不同气流组织抗干扰能力。最后,对气流组织抗干扰能力和扰量特性进行实验研究。通过研究得出:恒温室分别在内扰或外扰为主以及内外扰并重的情况下,恒温室和外围空调房间最佳的气流组织组合形式。 最后,提出了DMC-PID串级控制在高精度恒温空调系统的应用。电磁铁设备温度DMC-PID串级控制系统中,内回路采用PID控制快速消除设备冷却水供回水温度波动等扰量,外回路采用动态矩阵控制,保证电磁铁设备温度稳定,减少对恒温室温度的影响。恒温室温度DMC-PID串级控制系统中,内回路采用PID控制快速消除送风温度波动等扰量,外回路采用动态矩阵控制,通过送风系统电加热器调节实现恒温室温度控制。通过研究得出:DMC-PID串级控制在空调送风系统和电磁铁设备冷却水系统的应用具有可行性和有效性,且该控制策略具有很强的模型失配时的鲁棒性、跟踪性能以及抗干扰能力。


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