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文檔簡介
1、目前能源問題已經成為我們國家和政府密切關注的熱點問題,建筑能耗在我國國家總能耗中所占的比例已超過25%,而在建筑物的使用能耗中,供熱、通風和空調的能耗約占建筑物使用能耗的50%以上。提高暖通空調系統(tǒng)的運行及控制水平能夠顯著降低建筑能耗,從而緩解當今能源緊張的問題。本文針對空調系統(tǒng)由于存在純遲延、時變和非線性等特性,使得傳統(tǒng)的PI/PID控制方法往往無法獲得滿意的控制效果,經常出現(xiàn)過冷或者過熱的現(xiàn)象,從而導致無謂的能源消耗,因此提出一些適
2、用于空調系統(tǒng)的自適應控制策略以及相關的系統(tǒng)辨識方法??諝忪什罘ㄔ囼炁_測試室的空調系統(tǒng)是本文所要研究的具體空調對象,它可以代表多數(shù)情況下的空調系統(tǒng)的對象特性。本文將自適應控制策略以及相關的系統(tǒng)辨識方法應用在測試室的空調系統(tǒng)中,并開發(fā)了一種采用自適應控制算法的基于Internet的制冷空調試驗平臺空調系統(tǒng)的遠程控制系統(tǒng)。本文所做的研究內容主要包括如下: 1.首先通過機理法建立了空氣焓差法試驗臺測試室空調系統(tǒng)的數(shù)學模型,通過 MATl
3、LAB/Simulink工具搭建了測試室空調系統(tǒng)理論模型的仿真環(huán)境,并采用測試法中獲取對象階躍響應的方法對空調系統(tǒng)的理論模型進行了實驗驗證。 2.空調系統(tǒng)自校正控制必須首先實現(xiàn)對空調對象的在線辨識,針對常規(guī)空調對象可以看作是一階慣性加延遲的環(huán)節(jié),而遞推最小二乘方法無法實現(xiàn)對離散化后空調對象時延參數(shù)的在線辨識的缺陷,設計了兩種在線辨識算法:基于零頻率的模型匹配和帶遺忘因子的遞推最小二乘的聯(lián)合辨識算法及基于最速下降法的在線辨識算法,
4、實現(xiàn)了對空調對象包括時延參數(shù)在內的時變模型參數(shù)的在線辨識,這兩種辨識算法具有簡單、明了和快速的特點,適于實時控制,并對該兩種辨識算法在測試室空調系統(tǒng)中的應用進行了仿真研究。 3.針對空調系統(tǒng)時變的特性,提出了一種魯棒自校正PI控制算法,該自校正控制算法采用基于零頻率模型匹配和遞推最小二乘的聯(lián)合辨識算法對空調系統(tǒng)的模型參數(shù)進行閉環(huán)在線辨識,另外針對空調對象通常時間常數(shù)較大從而會降低控制回路性能的特點,設計了一種具有魯棒性能的PI控
5、制器的整定規(guī)則,其開環(huán)傳遞函數(shù)的增益裕量A<,m>=2.98、相位裕量ψ<,m>=59.8°,該PI整定規(guī)則被應用在自校正PI控制策略中。并將該魯棒自校正PI控制算法和基于H<,∞>的自校正PI控制算法以及采用 Z-N整定規(guī)則的自校正PI控制算法在測試室空調系統(tǒng)中的控制性能進行了比較。 4.針對空調對象由于純遲延的存在導致控制性能下降的缺點,提出了一種自校正Smith預估控制器,該自校正控制算法仍然采用上述的聯(lián)合辨識算法對空調系
6、統(tǒng)的包括純延遲在內的模型參數(shù)進行在線閉環(huán)辨識,在此基礎上采用Smith預估控制器對空調系統(tǒng)純延遲進行精確補償,達到提高控制性能的目的。并將該自校正Smith預估控制器和經過整定的PID控制器在測試室空調系統(tǒng)的控制性能進行了比較,結果表明該自校正控制算法具有優(yōu)良的控制性能。 5.針對空調對象數(shù)學模型是近似的,它通常包含未建模的動態(tài),因此采用自校正控制的控制性能受在線辨識精度的影響較大,提出了兩種不需要在線辨識環(huán)節(jié)的智能自適應控制方
7、法:模糊自適應Pl控制算法和經過改進的神經元自適應PI控制算法,模糊自適應Pl控制算法將模糊控制和空調系統(tǒng)中最常用的PI控制有效結合起來,根據(jù)實際控制經驗通過模糊控制規(guī)則對空調系統(tǒng)控制回路中 PI控制器的參數(shù)進行實時的整定;神經元自適應PI控制算法則利用神經元良好的自學習和自適應能力,通過神經元權值系數(shù)的自學習功能實現(xiàn)PI控制器參數(shù)的實時整定,該神經元自適應PI控制算法采用了改進后的二次性能指標,而且其神經元比例系數(shù)在實際運行過程中能夠
8、實時進行自我修正。這兩種自適應控制算法被應用在測試室空調系統(tǒng)中,并和經過整定過的常規(guī)Pl控制器的控制性能進行了比較,結果表明這兩種控制算法具有更優(yōu)異的控制性能。 6.在理論研究基礎上,研制了具有自適應控制功能的基于Internet的制冷空調試驗平臺空調系統(tǒng)的遠程監(jiān)控系統(tǒng),設計了該遠程監(jiān)控系統(tǒng)整體軟、硬件框架結構,論述了在該基于Internet的監(jiān)控平臺上應用的模糊自適應PI控制算法的通信流程和編程設計、現(xiàn)場監(jiān)控服務器和數(shù)字控制器
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