天大44仪丽明中央空调的自适应PID控制

天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）题目：中央空调的自适应PID控制完成期限：2016年9月1日至2016年10月21日学习中心：奥鹏专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：仪丽明学生学号：141701442020指导教师：李冬辉摘要目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。第1次评阅(论文初稿)提交日期2016/9/1623:59:03评语日期2016/9/1912:14:45环节成绩30教师评语1、摘要及主要内容有待加强，体现与题目的一致性，论文没有体现自适应PID....，其逻辑上比较混乱。摘要应包括主要工作和结果，封面的完成期限不正确；3、论文中的图及编号有待规范，且文中全是copy的？4、论文格式较乱，没有按要求格式，严格按照毕设要求格式进行；5、参考其他论文，应注意取舍及与题目的一致性，并加标注，不能随意进行。关键字：开环控制；闭环控制；PID控制；PLC；目录第一章国内外空调研究发展及状况.....错误!未定义书签。1.1国内外空调发展.................................................错误!未定义书签。1.2国内外空调研究的状况.....................................错误!未定义书签。1.2.1国内研究状况.................................................错误!未定义书签。1.2.2国外研究状况.................................................错误!未定义书签。第二章中央空调系统.................................32.1空气调节系统......................................................................................32.1.1进风部分..........................................................................................32.1.2空气净化部分.................................................................................32.1.3空气热湿处理部分.........................................................................32.1.4空气输送和分配控制部分.............................................................32.1.5冷热源部分......................................................................................3第三章自动控制系统PID调节及控制系统...............43.1PID调试步骤......................................................................................43.1.1负反馈..............................................................................................43.1.2PID调试一般原则.........................................................................43.1.3一般步骤..........................................................................................53.2PID三个参数的作用.........................................................................5第四章中央空调系统构成及原理.......................64.1中央空调循环水系统组成.................................................................64.2中央空调循环水系统控制原理.........................................................6第五章中央空调控制系统整体方案.....................95.1中央空调水系统控制系统总体介绍.................................................95.2网络拓扑选择....................................................................................105.3网络节点组成....................................................................................105.3.1控制计算机....................................................................................105.3.2SRM控制节点...............................................................................115.3.3信号采集节点...............................................................................115.3.4通信协议制定...............................................................................11参考文献............................................15致谢..............................................16天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）1第一章国内外空调研究发展及状况1.1国内外空调的发展随着智能建筑的兴起以及人们生活水平的提高，在建筑中大量采用了空调系统及相关设备，规模日益庞大，空调系统成为智能建筑中楼宇自动化的一个非常重要的组成部分。空调即空气调节，主要是通过一定的空调设备和调节手段对空气进行处理。空气调节的任务就是在任何自然环境下，将室内空气维持在一定的温度、湿度、气流速度以及一定的洁净度，在各个行业、各个部门中得到了广泛的应用。在硬件实现手段上，就目前而言，中央空调控制系统正从设施集成型向系统集成型方向飞速发展，呈现出以下新的技术和发展趋势：（1）应用既有硬件又有软件的多功能的微处理器指令，控制空调过程的运行。与传统的模拟量的电动气动自控系统相比大大改善了自动控制的功能控制逻辑和精度。（2）中央空调系统是一个具有强烈动态特点的时变性、变量多、非线性系统干扰因素多。因此，传统的基于精确数学模型的定量控制方法在其中的应用受到一定的限制。难以达到满意的控制效果。将智能控制系统应用于中央空调控制系统，是解决这个问题的较好方法。（3）运用新的微机技术及网络数据通讯技术，发展和完善中央空调自控系统中自动化管理软件的模块功能，以实现最优控制。（4）可编程控制器PLC在空调自动控制领域中的深入应用，为空调控制系统提供了便利的条件。1.2国内外空调研究的状况1.2.1国内研究状况20世纪70年代，常规PID控制在空气调节中的应用比较广泛，但是由于PID算法只有在系统模型参数不随时间变化的情况下才取得理想效果。当一个已经调好参数的PID控制器被应用于另外一个具有不同模型参数的系统时，系统的性能就会变差，甚至不稳定。再加上空调系统的高度非线性以及温湿度之间的强耦合关系，研究者们转向了其它高级控制方法，如模糊控制、自适应控制、最优控制及神经网络控制模糊控制与传统的PID控制相比，它不完全或不依赖于被控对象的精确数学模型，同时具有自寻优特点，并且在整个控制过程中，计算机在线获取信息和实时处理并给出控制决策，通过不断的优化参数和寻找控制器的最佳结构形式，以获取整体最优控制性能。国内学者对模糊控制在空调中的应用研究和空调建模方面做了大量的工作。吴爱国等研究了参数自寻优模糊控制器在中央空调温度控制系统中的应用，该控制器在综合了输入的比例因子和输出的比例因子对系统的影响后，采用了在输入的比例因子后加入加权因子的方天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）2法，优化了控制效果。同时很多文献也给出了广义预测控制、神经网络控制在空调系统中的应用。香港理工大学王盛卫等在1999年通过分析空调系统各个环节的热力学特性，用RC模型代替空调系统各个环节的模型，此模型便于实验分析。南京建筑工程学院的王建明工程师在2002年通过对空调房间的热力学特性的分析给出了变风量系统空调房间的数学模型。随着控制系统的发展，人们开始关注基于现代智能控制理论的各环节的模型。同济大学孟华老师在2004年从热力学和传热传质的基本原理出发，以TRANSYS为仿真平台，建立了表冷器的数学模型。文献[10]则针对广义预测控制，推导了空调房间的CARIMA模型(受控的自回归积分滑动平均模型)。1.2.2国外研究状况许多国家在中央空调的控制领域采用智能控制的研究越来越活跃，越来越受到人们的重视，其应用领域也不断扩大。从80年代末以来，日本的各空调设备制造公司陆续推出了带有模糊控制的空调器新机型空调器的模糊控制包括从人体舒适感的角度，模糊判断最佳房间温湿度，模糊控制房间温湿度及除霜等操作过程1985年日本“三菱重工”就开发出了以温度恒定为目标的模糊变频空调控制器。在日本，模糊控制技术己被广泛地应用在暖通空调控制系统中西方一些国家针对空调控制的效果，提出了基于舒适性指标的中央空调控制系统，其中的关于舒适性指标的测量是一个复杂的问题，出现了直接用来测量舒适性指标的传感器，Albert.P.So等人于1994年开发出空调机组的热舒适性模糊逻辑控制器。同年，S.Huang和美国的Nelso对基于规则的模糊逻辑控制在空调系统的应用做了实验研究，给出了建立和校正模糊控制规则的策略，并分析了控制器的多阶继电器特性。Ghiaus[20]则证明了热交换过程这一非线性过程可以用模糊控制来较好的实现，并且可以克服PID控制过程出现的超调。丹麦Madsen舒适性测试仪，西德Lutz的气候电子探测器，西德Frank的舒适度仪表，西德Schdhter室内气候分析仪，西德E.Mayer的舒适性测量仪，日本生产的舒适度传感器等。1999年Kashara等设计了自适应PID控制器，此控制器可以应用于被控模型不太精确的场所。这些传感器大多数都是采用智能控制的方法，并且多数都是基于神经网络来预测舒适性指标值。可见基于模糊控制的中央空调控制系统设计在西方国家智能控制在空调控