| 题名 | 空调房间温湿度PI~λD~μ解耦控制器的仿真研究及其性能分析 |
| 作者 | 朱启然 |
| 答辩日期 | 2017 |
| 导师 | 李绍勇 |
| 关键词 | 空调系统 解耦控制 PI~λD~μ温湿度控制器 控制器参数整定算法 数值仿真 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 空调与自动控制技术对于保持室内良好的热湿环境,满足各情况下的舒适性需求起着至关重要的作用。由于空调房间的温湿度对象具有大惯性、较大时滞与耦合等复杂的动态特性,一些经典的控制技术及其应用,如整数阶PID室内温湿度控制系统的控制效果就不甚理想。因此,如何设计合理的新型室内温湿度控制器,使得相应的空调控制系统能够快速响应,克服室内热湿干扰,满足室内温湿度稳定的空调工艺要求,始终成为空调参数控制理论与技术领域的研究热点之一。综合分数阶微积分理论,解耦控制理论和PID控制技术,本文针对空调房间的温湿度对象具有大惯性、较大时滞、时变与耦合等特性,提出了室内温度与湿度控制通道的解耦算法以及室内温湿度PIλDμ控制器的设计方案及其控制器参数的整定方法,且运用Matlab软件作为室内温湿度PIλDμ控制器及其控制系统的数值分析工具,对室内温湿度的控制效果进行了数值模拟,获取了表征其性能指标的室内温湿度变化规律,其主要研究内容如下:1.基于机理建模方法,对空调房间的温度与湿度对象、空气处理机组、温湿度参数测量单元、执行单元的输入/输出特性和控制器进行了输入\输出特性的分析,分别建立了温度对象、湿度对象及其温湿度参数测量通道、冷/热水流量调节通道与加湿蒸汽流量调节通道的传递函数表达式。2.基于整数阶PID控制器的参数整定方法,理论分析了PIλDμ控制器中的积分阶次λ与微分阶次μ变化时,对控制效果的影响。而且通过数值模拟被控对象的阶跃响应输出,获取了λ与μ的适宜取值范围。3.针对室内温湿度的调节通道之间存在强耦合效应,应用前馈补偿法设计出室内温度与湿度控制通道的解耦算法,使得温湿度控制系统分别成为独立的控制单元,从而室内温度和湿度PIλDμ控制器能够各自进行控制参数Kp,KI,Kd,λ,μ的整定。4.由于PIλDμ控制器性能的高低取决于其自身的5个控制参数取值多少。因此,将空调工艺对室内温湿度变化的误差要求作为控制目标,提出一种迭代式渐进变化的控制参数整定算法,分别获取室内温度和湿度PIλDμ控制器的控制参数最佳值Kp*,KI*,Kd*,λ*,μ*。基于Matlab中的Simulink环境,在空调制冷、制热两种模式下,分别对该温湿度分数阶PID解耦控制系统进行组态和数值仿真。结果表明,该温湿度PIλDμ解耦控制系统在理论上是可行的,且性能指标满足空调工艺要求。5.对于相同的室内温湿度对象,在空调冬季和夏季工况下,也分别进行了PIλDμ解耦方式与PID解耦方式与PID非解耦控制方式的数值模拟。基于数值模拟结果的分析与比较,本文提出的室内温湿度PIλDμ解耦控制器及其系统无论在超调量,衰减比,控制误差和调节时间等性能指标方面,具备较为明显的优势。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 74 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92860]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 朱启然. 空调房间温湿度PI~λD~μ解耦控制器的仿真研究及其性能分析[D]. 2017. |
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