基于模糊PID控制的VAV控制系统研究与实现

为了提高变风量空调系统的控制效果,分别设计了变风量空调系统的送风温度、室内温度(视为回风温度)以及新风模糊PID控制系统,通过调节冷冻水阀门的开度来控制送风温度,通过调节变频风机的转速来控制室内温度,通过调节新风阀门的开度来控制新风量,通过调节回风阀门的开度来控制回风量.应用所设计的模糊PID控制器对送风温度、空调房间的温度(即回风温度)以及二氧化碳体积分数进行了实时在线控制,控制结果表明模糊PID控制器设计合理,控制效果良好.     

变风量空调系统室内温度控制

针对变送风温度的变风量空调系统,提出了一种简化的双线性控制算法.此控制算法可以在送风温度大幅度波动的情况下,将室内温度维持在设定值.利用TRNSYS软件建立仿真平台,对简化的双线性控制算法进行测试,结果表明:简化的双线性控制可以获得比传统的比例积分(PI)控制更好的控制结果,简化的双线性控制算法可以很好地应用到变送风温度的变风量空调系统中,提高室内温度控制的鲁棒性.     

对变风量空调系统的探讨

变风量空调系统具有节约能耗、空调品质高、运行维护简单等突出优点,已获得了越来越广泛的应用.空气处理机组是变风量空调系统中的关键空调设备,对它的运行控制直接影响到变风量空调系统的成败和节能的效果.在系统设计过程中,空气处理机组控制方案与控制参数的确定.应引起空调设计师与自控设计师的高度重视.变风量空调系统中空气处理机组的控制功能,除应具备常规定风量空气处理机组中的各类保护与报警功能外,还必须具备送风温度控制功能、送风量控制功能、排风量控制功能、新风量控制功能等.为充分发挥变风量空调系统的优势,自控运行方案还应分冬季、夏季、过渡季三个运行工况设定.本文论述变风量空调系统中空气处理机组的送风温度、送风量、新风量等参数的控制方式和设定值的选择,提出了完整的变风量空调系统中空气处理机组的控制方案,并讨论变风量空调系统过渡季运行方案.     

变风量空调系统送风温度优化及容错控制

针对变风量空调(VAV)系统提出了基于湿度控制的送风温度优化及容错控制方法.该方法可以满足ASHRAE标准62-2001对室内空气品质和湿度的新要求,并提出了主成分分析、联合角度分析和故障补偿法则,该法则可以分别用于空调系统故障的检测、诊断和重构,从而实现对变风量空调系统的客错,保证系统优化目标的实现.在变风量空调系统的仿真器上进行了基于湿度控制的送风温度优化以及多种故障下的检测和诊断试验.     

变风量空调系统控制优化方法研究

提出了“总风量-阀位控制法”和“最大负荷率-最小风量法”分别优化变风量空调系统送风静压和送风温度,并应用到一座实际建筑的变风量空调系统中.建立了变风量空调风系统模型,利用TRNSYS对大楼典型层风系统进行模拟,用实测数据验证模型正确性,模拟分析了典型日变风量系统优化前后的风机能耗.模拟结果表明,与定静压定送风温度的原控制方法相比,优化控制能节约风机能耗,在部分负荷下效果尤为明显,冬季和过渡季试验日的节能率分别为19.38%和15.58%.对2种控制方法下的全年能耗和室内热舒适性进行了试验对比测试,结果表明,全年的节能率为7.16%,而且室内热舒适性得到显著提高.     

变风量空调系统室内湿度控制分析

在变风量空调及其控制系统动态仿真软件的基础上,根据ASHRAE Standard 62-2001标准对于湿度控制的要求,分析了送风温度和冷媒水供水温度对空调区域相对湿度控制的影响．同时提出并分析了满足ASHRAE Standard 62-2001标准对湿度控制要求的送风温度优化控制策略。     

多区域变风量空调系统送风温度的优化节能控制

在分析变风量空调系统局部控制的基础上,提出了两种实时的优化控制方案。其一是利用变风量末端风门开度的信号,将它们作为各区域相对负荷的指示信号,对送风温度进行实时优化;其二是针对周边区域采用定风量末端控制太阳辐射热负 空调系统,根据周边区域相对负荷大小,实时优化定风量末端的开／停控制。     

基于NN-PID算法的变风量空调系统空气品质控制

目的针对典型会议室环境,基于需求控制通风策略,对变风量中央空调系统房间空气品质控制进行研究。方法以典型的会议室环境为研究对象,分别建立空调新风系统模型及房间CO2浓度模型;设计NN-PID(神经网络-PID)算法,并进行控制与仿真;在变风量空调实验平台上进行验证。结果所设计的NN-PID算法能有效利用神经网络训练过程,在线自整定PID参数,控制效果优于传统PID算法。结论根据室内CO2浓度变化控制新风量,能很好地适应室内CO2浓度的动态特性,提高室内空气品质。     

标准层空调送风系统气流分布的数值模拟

为了研究空调送风系统的气流组织对室内各送风位置送风量的影响,以办公室标准层全空气空调送风系统为研究对象,通过计算流体动力学软件FLUENT建立该空调送风系统物理模型,采用数值迭代法对空调送风管和末端的速度、压力、出口流量进行了数值模拟。模拟结果表明,办公室标准层变风量全空气空调送风系统设计较合理,2个主风管的所有圆形支管内速度与压力相差较小,各支管内压力和速度分布较为均匀。与设计送风量相比较,变风量空调箱阀门全开时,各区域送风量误差不超过10%,各末端送风口送风量相差较小,但标准层左右两侧送风量都不能满足设计要求。故在空调系统工作过程中,应该减小送风量偏大区域内的变风量空调箱阀门的开度,确保各送风口送风量的均匀性。     

基于LonWorks现场总线技术的变风量空调系统温度PID控制

采用LonWorks现场总线技术和PID控制算法,对变风量空调系统的送风温度和回风温度进行了控制方法的研究.以某一空调房间为控制区域,运用该方法进行了实时控制,测量了送风温度和回风温度随时间变化的趋势曲线.试验结果表明,该方法可行有效,控制效果良好.     

变风量空调系统中基于预测的末端再热控制策略

在对多区域变风量空调及其控制系统分析研究的基础上,提出一种优化的新风控制策略———基于预测的末端再热控制策略.该策略通过预测的方法对系统实施前馈控制,使用末端再热器调整区域的送风量,从而能够合理地分配新风.仿真结果表明,该新风控制策略与最大新风比控制策略相比,可以使系统保持较小的总新风吸入量,通过有效地控制各区域新风的配给,在保证各区域新风要求的同时,节约系统的能耗.     

变风量空调系统新风量的实时预测

在多区域变风量（Variable Air Volume，VAV）空调系统的新风控制中，现行的控制方案不可避免地遇到困难，使用预测的方法来实施前馈控制，对可能出现的扰动提前作出补偿将有可能改善目前多区域VAV空调系统的新风控制问题，ARIMA模型可以较准确地预测非稳态随机过程的时间序列，以季节性ARIMA模型为预测模型，在利用CO2浓度检测室内人数的基础上，对一大楼中各区域的新风要求进行了预测，结果表明，季节性的ARIMA模型可以很好地满足空调系统新风预测的要求。     

一种优化控制变风量空调系统的新方法

采用状态反馈解耦和遗传算法优化控制器相结合的方法提高变风量(VAV)空调系统中室内温度回路的控制精度和品质.采用状态反馈解耦以解除送风温度控制回路与室内温度控制回路之间的耦合,随后采用逆推法找到闭环控制系统特性方程的根与控制器参数的关系,再用遗传算法优化设计控制器的参数.实验结果表明,这些措施有效地提高了VAV空调系统中室内温度回路的控制精度和品质.     

新型压缩空气储能风电系统膨胀助力控制

针对风能波动性和间歇性问题,提出了新型机械耦合式压缩空气储能风电系统.建立了风电系统膨胀助力模式混杂动态模型.提出了涡旋机柔性切入、切入后动态协调以及膨胀助力优化控制等三级膨胀助力控制策略,采用输入输出反馈线性化以及前馈控制等方法完成控制器设计.基于1,kW风电系统试验平台验证了控制策略的有效性,提高了模式切换过渡过程和风能捕获的动态速度,有效降低了压缩气体的消耗,涡旋机全效率提升至46.7%.     

辐射供冷住宅设计最小新风量的有效利用

以低冷负荷住宅建筑为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)方法,研究送风末端与冷吊顶结合时,最小新风量的有效利用,通过数值模拟得出了上送风、置换通风、下送风三种气流组织形式与冷吊顶相结合时室内各位置的风速、温度、相对湿度、污染物浓度等参数,对三种气流组织下的室内空气质量水平和热舒适水平进行了综合评价.研究结果表明,与冷吊顶结合时,采用置换通风和下送风形式,室内可获得更佳的室内空气品质,最小新风量可获得更有效的利用.     

设定参数对空调系统能耗的影响

 选择位于深圳的一栋小面积办公建筑为例,建立了建筑空调系统的物理和数学模型,基于EES 和Matlab 软件计算模拟,研究了空调系统的室内设定温度、送风温差、冷冻水和冷却水温差参数对空调系统能效比(EER)、制冷系数(COP)、输送效率和功耗等指标的影响。结果表明,室内设定温度每升高1℃,空调冷负荷减少5.6%,COP 和EER 分别升高7.2%和4.75%;送风温度每升高1℃,冷负荷下降4%,COP 和EER 分别降低5.2%和4.64%,以设备总功耗为单一指标,送风温差9.5℃为最佳值;冷冻水温差每升高1℃,冷冻水输送系数升高7.85%;冷却水温差每升高1℃,冷却水输送系数升高8.68%。该结果对空调设计和施工具有指导意义。