壓縮式制冷系統(tǒng)的內(nèi)模控制策略研究.pdf

1、壓縮式制冷系統(tǒng)通常按照最大冷、熱負荷量進行設計。實際運行時,制冷系統(tǒng)因外界環(huán)境影響,長期工作在非額定工況下,產(chǎn)生冷量大于實際所需冷量,因而造成浪費。為了保證制冷系統(tǒng)能夠準確的“按需供給”和“逐點優(yōu)化”,設計了基于內(nèi)模結(jié)構的制冷系統(tǒng)控制策略,并通過仿真研究,驗證了該策略的有效性。
　　首先,根據(jù)實際制冷系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù),分析了制冷系統(tǒng)的內(nèi)部特性,主要包括制冷系統(tǒng)主要參數(shù)變化的影響因素和變化趨勢,制冷系統(tǒng)組件輸入輸出變量間的耦合關系,以

2、及部分輸出變量響應滯后的現(xiàn)象及原因。此外,對本研究小組提出的制冷系統(tǒng)六階非線性模型進行了特點分析,說明了該模型區(qū)別于以往模型的優(yōu)勢,能夠較為全面的體現(xiàn)制冷系統(tǒng)的主要特性,并為控制策略設計提供了依據(jù)。
　　其次,為消除制冷系統(tǒng)因耦合和滯后等特性給系統(tǒng)運行帶來的不良影響,設計出了制冷系統(tǒng)內(nèi)模解耦控制策略。在設計時,在線辨識了制冷系統(tǒng)帶時滯的二階線性數(shù)學模型,并分析了該模型是否為穩(wěn)態(tài)非奇異矩陣和模型逆是否存在復右半平面(RHP)極點的問

3、題。利用分析結(jié)果,對制冷系統(tǒng)構建了內(nèi)模控制結(jié)構,并將解耦控制納入了控制策略設計中。另外,采用最小穩(wěn)定過熱度曲線優(yōu)化了過熱度設定點,從而設計和完善了制冷系統(tǒng)內(nèi)模解耦控制策略。通過魯棒性分析,給出了該策略能夠保證制冷系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性的條件。在仿真實驗中,分時段加入了階躍輸入信號和階躍干擾信號,將該制冷系統(tǒng)內(nèi)模解耦控制策略與雙回路PID控制策略和帶Simth預估器的解耦控制策略的控制效果進行對比,直觀的展示了該策略在解耦能力和抑制擾動方面的優(yōu)勢

4、。在上述仿真實驗假設條件下,又加入了三種典型的不確定性條件,再次對比三種策略下的制冷系統(tǒng)輸出響應曲線,驗證了該制冷系統(tǒng)內(nèi)模解耦控制策略在提高系統(tǒng)魯棒性方面優(yōu)于其他控制策略。
　　最后,由于該制冷系統(tǒng)內(nèi)模解耦控制策略所采用的線性模型不能完全真實地體現(xiàn)制冷系統(tǒng)的復雜性,因此提出了基于上述制冷系統(tǒng)六階非線性模型的非線性內(nèi)?？刂撇呗?。為了利于控制策略的設計,將上述模型簡化為仿射非線性形式,并采用反饋線性化方法將其變換為偽線性形式。針對變換