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中央空调多变量控制系统应用研究

作　者: 陈浩
导　师: 李界家
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 变风量空调系统 多变量 RBF神经网络 预测控制 神经网络解耦
分类号: TU831.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着智能建筑技术的发展，中央空调系统已经成为智能建筑系统中的重要组成部分，使用量不断增加，空调设计更加复杂、庞大，在整个建筑能耗的比重越来越大，能耗问题受到各国的普遍重视，成为全球的问题。空调系统控制性能的好坏主要取决于控制系统的控制策略，变风量空调越来越多的应用到工程项目中，为了保持使中央空调系统达到最佳的工作状态，体现其节能，舒适性的特点，本文对中央空调系统的控制思想和策略进行了深入研究。主要做了以下几方面工作：1.以某展览馆工程为背景，设计楼宇自控系统总体方案，根据楼宇自控系统的特点，采用了总线式的网络结构，空调系统采用了变风量控制系统结构，具有模块化和结构化等特点。2.阐述了变风量空调系统的概念，工作原理，并配以图表的形式对变风量中央空调的几种末端控制方式及特点进行了论述。并针对不同的性能指标要求，论述了多种单热、单冷或同时供冷供热的变风量系统，为不同地区，不同项目根据其自身环境对变风量空调系统提出了多种选择，以及提出了内区外区的负荷计算，施工时的注意事项等。3.针对中央空调系统大滞后、非线性、多变量的特点，以及传统PID控制和实际应用中的神经网络控制存在的不足，提出RBF神经网络和预测控制相结合的控制策略。依据空调系统特点，采用了多变量神经网络预测控制器。该控制方法较前两种控制算法在中央空调系统有很大的改进，缩短了过渡时间，减少了超调量，使变风量空调系统更快速、准确的达到控制要求，并且节省了大量能源，体现了变风量空调系统在房间控制舒适性和节能的特点。4.针对空调系统多变量、强耦合特点提出了空调解耦控制策略，为达到良好的舒适度，采用温度、湿度同时控制策略。以温度、湿度作为输入控制两个输出的控制系统，设计神经网络解耦控制器，使中央空调控制系统在舒适性和节能方面得到进一步的改善。5.建立了空调系统数学模型，并进行仿真，对PID控制、神经网络控制和RBF神经网络预测控制这三种控制策略进行了仿真实验对比分析。对神经网络解耦控制进行温湿度仿真对比，取得了良好的解耦效果，为实际工程应用提供依据。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-15
  1.1 课题研究目的及意义  11-12
  1.2 空调系统发展现状  12-14
  1.3 本论文的主要研究工作及内容安排  14-15
第二章 工程背景和楼宇自控系统  15-27
  2.1 工程背景介绍  15-16
  2.2 楼宇自控系统  16-20
    2.2.1 楼宇系统的基本概念及控制内容  17-18
    2.2.2 系统总体设计  18-20
  2.3 新风机组  20-25
    2.3.1 新风机组控制  20-21
    2.3.2 新风机组工作原理  21-23
    2.3.3 新风机组施工图设计  23-24
    2.3.4 监控管理系统  24-25
  2.5 本章小结  25-27
第三章 变风量空调系统  27-37
  3.1 变风量系统组成  27
  3.2 变风量末端装置  27-29
    3.2.1 变风量末端装置分类  27-28
    3.2.2 变风量末端装置选型  28-29
  3.3 变风量空调系统的选择  29-32
  3.4 变风量空调系统的控制  32-35
    3.4.1 变风量末端控制  33
    3.4.2 空调机组控制  33-34
    3.4.3 新风机组控制  34-35
  3.5 本章小结  35-37
第四章 变风量空调控制策略研究  37-57
  4.1 传统PID控制算法简介  37-38
    4.1.1 PID控制原理  37-38
    4.1.2 PID控制的不足  38
  4.2 神经网络控制  38-45
    4.2.1 神经网络特征  39
    4.2.2 神经元基本数学模型  39-40
    4.2.3 人工神经网络学习算法  40-45
  4.3 多变量神经网络预测控制  45-50
    4.3.1 预测控制的基本思想  45-46
    4.3.2 多变量神经网络预测控制结构及算法  46-50
  4.4 多变量神经网络解耦控制技术研究  50-55
    4.4.1 神经网络解耦  51
    4.4.2 神经网络解耦理论及解决问题  51-52
    4.4.3 神经网络解耦控制算法  52-54
    4.4.4 单变量预测控制  54-55
  4.5 本章小结  55-57
第五章 变风量空调系统仿真实验与结论分析  57-65
  5.1 仿真软件介绍  57
  5.2 变风量温度控制仿真  57-60
    5.2.1 系统仿真模型建立  57-58
    5.2.2 系统仿真结果分析  58-60
  5.3 变风量温湿度控制仿真  60-62
  5.4 本章小结  62-65
第六章 结论  65-67
  6.1 结论  65-66
  6.2 展望  66-67
参考文献  67-69
作者简介  69-70
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  70-71
致谢  71-72

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 空气调节、采暖、通风及其设备 > 空气调节 > 空气调节系统
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