中央空调变水量节能控制研究与实现

【摘要】：在提倡低碳生活的今天,节约能源是国家和人民都很重视的问题。中央空调是一种耗电量大的设备,其能源消耗占建筑能耗的60%,且经常在部分负荷下运行造成不必要的能量损失。针对这一问题,本文研究了中央空调变水量的节能控制,完成了控制器的设计。 变水量的目的是要使冷源输出的流量所载冷量与经常变化的末端所需冷量相匹配,达到节约冷量输送动力和冷源的运行费用。文中选择一次泵变水量系统为研究对象,通过调节水泵的电源频率来改变转速,从而调节水量。系统采用一种基于Smith预估的模糊PID复合串级控制,分别对最不利支路上压差和冷源侧的回水温度进行串级优化控制。主控参数为回水温度,控制器采用模糊PID参数自调整控制器。副控参数为末端压差,为消除纯延迟,提高系统的响应速度,副回路中引入Smith预估控制器。本文通过研究基于Cortex-M3内核的LPC1343嵌入式(ARM)控制芯片,针对变水量系统的具体应用,完成了最小系统设计及A/D转换、D/A转换等基本外围接口电路,软件部分完成了基本算法流程设计。 本文在Matlab中对基于Smith预估的模糊PID复合串级控制算法进行仿真研究,仿真结果表明：基于Smith预估的模糊PID参数自调整控制器相比常规PID控制器,超调小、响应速度快、稳态精度高,具有良好的动静态性能。 【关键词】：变水量系统 模糊PID控制 Smith预估 串级控制 ARM
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 变水量控制的发展10-11
• 1.2.2 控制技术的发展11-12
• 1.3 论文研究的主要内容12
• 1.4 论文的结构12-13
• 2 变水量空调系统13-19
• 2.1 空调水系统介绍13-15
• 2.1.1 定水量空调系统13-14
• 2.1.2 变水量空调系统14-15
• 2.2 一次泵变水量系统15-17
• 2.2.1 一次泵变水量系统工作原理及节能分析15-16
• 2.2.2 一次泵变水量系统的控制方式16-17
• 2.3 水泵的变频控制17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 3 中央空调变水量节能控制方案分析19-27
• 3.1 流量控制法19-20
• 3.1.1 流量控制法的原理19
• 3.1.2 流量控制法的分析19-20
• 3.2 温度控制法20-21
• 3.2.1 温度控制法的原理20-21
• 3.2.2 温度控制法的分析21
• 3.3 压差控制法21-23
• 3.3.1 压差控制法的原理21-22
• 3.3.2 压差控制法的分析22-23
• 3.4 一次泵末端压差和回水温度的串级控制23-26
• 3.4.1 串级控制系统23-25
• 3.4.2 一次泵串级控制方案25-26
• 3.5 本章小结26-27
• 4 中央空调变水量串级控制算法研究及仿真27-45
• 4.1 PID控制器27-31
• 4.1.1 PID控制原理27-28
• 4.1.2 数字PID控制28-29
• 4.1.3 PID参数整定29-30
• 4.1.4 PID控制器设计及仿真30-31
• 4.2 Smith预估控制器31-34
• 4.2.1 Smith预估控制器原理31-32
• 4.2.2 Smith预估控制器设计及仿真32-34
• 4.3 基于Smith预估的模糊PID参数自调整控制器34-42
• 4.3.1 模糊控制器34-36
• 4.3.2 基于Smith预估的模糊PID参数自调整控制器的设计及仿真36-42
• 4.4 系统仿真结果分析42-44
• 4.5 本章小结44-45
• 5 中央空调变水量节能控制器设计45-58
• 5.1 芯片概述45-46
• 5.2 最小系统设计46-49
• 5.2.1 电源电路46-47
• 5.2.2 晶振电路47
• 5.2.3 复位电路47-48
• 5.2.4 调试电路48-49
• 5.3 A/D和D/A转换接口电路49-52
• 5.3.1 A/D转换接口电路49-50
• 5.3.2 D/A转换接口电路50-52
• 5.4 通信接口电路52-54
• 5.4.1 UART通信接口电路52-53
• 5.4.2 USB通信接口电路53-54
• 5.5 软件基本结构54-57
• 5.5.1 A/D转换和PWM输出54
• 5.5.2 控制算法54-57
• 5.6 本章小结57-58
• 6 结论58-61
• 6.1 课题结论58-59
• 6.2 课题展望59-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64-65
• 致谢65-67

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