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多变量解耦控制策略在VAV空调系统中的应用

作　者: 徐鹏
导　师: 任庆昌
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 变风量(VAV)空调系统系统建模多变量解耦控制 PID自整定调节器 LabVIEW
分类号: TU831.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

变风量空调系统(Variable Air Volume Air Conditioning System)具有多变量、强耦合、非线性及时变等特点,所以变风量空调系统中控制系统的设计、运行的难度较定风量空调系统要大。变风量(VAV)空调系统凭借自身节能、舒适的优势逐渐成为市场主流。鉴于这种形势,有关变风量空调系统的研究也越来越得到人们的重视,目前,变风量空调系统的研究主要集中在稳定运行和节能的研究上面。本论文主要研究变风量空调系统的稳定运行问题。变风量空调系统中很多子系统之间的都存在较强的耦合作用,致使系统不能很好地稳定运行。本文针对并行运行的两台空气处理机之间存在的耦合作用以及风系统和水系统之间存在的耦合作用,提出了基于前馈补偿方法的解耦控制方案,并进行了仿真和实验研究。文中首先介绍了变风量空调的基本情况,对所研究的耦合对象“两个空气处理机组成的耦合系统”和“风系统和水系统耦合系统”进行了分析,并在此基础上设计了实验,采集数据并对耦合对象建立了数学模型;然后根据所得的数学模型设计了PID自整定调节器和解耦控制网络并通过MATLAB仿真研究验证了控制器和解耦网络的可行性和有效性;最后,在西安建筑科技大学智能建筑研究所变风量空调系统平台上,应用美国NI(National Instruments)公司开发的图形化编程语言LabVIEW编写程序,实现了变风量空调系统的正常运行,针对上述两个耦合系统设计了实验程序,验证了文中提出的解耦控制策略的可行性和有效性。仿真结果和实验结果基本令人满意,为变风量空调系统的整体稳定运行和今后在工程实践中的应用奠定了基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
1 绪论  6-11
  1.1 课题背景及意义  6
  1.2 变风量空调系统的基本原理及组成  6-8
  1.3 国内外研究现状  8-9
  1.4 本课题研究的主要内容和要解决的主要问题  9-10
  1.5 论文结构  10
  1.6 小结  10-11
2 耦合对象及控制方案分析  11-18
  2.1 概论  11
  2.2 耦合对象分析  11-12
  2.3 解耦控制方案分析  12-17
  2.4 小结  17-18
3 耦合对象数学模型的建立  18-37
  3.1 概论  18
  3.2 建立控制系统数学模型的基本方法  18-19
  3.3 系统数据的采集  19-26
  3.4 最小二乘法辨识  26-28
  3.5 建立耦合对象数学模型  28-36
  3.6 小结  36-37
4 基于自适应控制方法的解耦控制  37-44
  4.1 概论  37
  4.2 自适应控制原理  37-39
  4.3 变风量中央空调自适应解耦控制方案的设计  39-43
  4.4 小结  43-44
5 耦合系统解耦控制仿真研究  44-53
  5.1 概论  44
  5.2 仿真实验及结果分析  44-52
  5.3 小结  52-53
6 耦合系统解耦控制的实验研究  53-61
  6.1 概论  53
  6.2 实验系统硬件和软件实现  53-54
  6.3 LabVIEW 简介  54-55
  6.4 实验设计及结果分析  55-60
  6.5 小结  60-61
7 结论  61-62
  7.1 论文总结  61
  7.2 论文创新之处  61
  7.3 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
附录  66-68

多变量解耦控制策略在VAV空调系统中的应用

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