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变风量空调系统的控制特性仿真研究

蔡艾江  
【摘要】:本论文介绍将模糊控制与PID控制相结合应用于变风量空调控制系统中,通过模糊控制在线调整PID控制的参数,可以适应系统参数的变化,组成模糊自整定(或自调整)参数PID控制器的设计方法,其独特的结构可以将两者的优势充分发挥。与传统的PID控制相比,模糊PID控制具有一系列的优点:控制方法精度高,超调量减小,具有较强的鲁棒性。 目前,控制方面的研究仅仅处于初级阶段,对空调系统进行深入的、系统的模糊控制的研究目前国内尚做的太少,基本处于空白阶段。所以针对VAV空调系统的复杂性、干扰多,不能精确确定模型,应用常规的PID控制存在一定的缺陷,通过模糊控制调节PID参数的控制方法,在变风量空调系统中进行应用,以热平衡关系建立被控对象的数学模型,通过MATLAB的动态仿真工具Simulink对该系统进行动态仿真。结果表明了模糊PID控制方法优于目前普遍使用的PID控制方法。为今后在实际中的应用提供了一种参考方法,为深入研究与设计变风量空调系统提供了一定的参考价值。 本课题的主要工作分为四部分: 首先,从VAV系统的原理、分类和国内应用的现状、存在的问题以及相应的解决措施等基本问题出发,着重研究VAV系统的核心部分——VAV末端装置的工作原理、控制形式等内容; 其次,选择适合VAV系统的控制算法。变风量空调系统是一个复杂的热力系统,所受干扰多,对象的参数易于变化且难以确定,本文应用了一种模糊PID(Fuzzy-PID)控制算法,在控制过程中,引入模糊控制机理,通过模糊调节方法,根据系统的动态特性和行为,对PID控制器的参数进行在线调整,解决控制系统的稳定性与获得良好性能的问题,增强系统对不确定性因素的适应性; 然后,将所选控制算法应用于VAV系统中:将模糊控制和普通PID控制相结合,提出了一种基于模糊控制规则的模糊PID控制器的设计方法,并将其应用于VAV空调室温控制中; 最后,建立了VAV系统在室温控制中的数学模型和仿真模型,通过仿真模拟,与普通PID控制器的室温控制仿真曲线进行比较,表明在室温控制中当条件变化


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