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VAV中央空调未端控制器的开发研究

作　者: 孙晴
导　师: 任庆昌
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: VAV末端控制器 最小二乘法辨识 PID控制 模糊PID控制 ARM LabVIEW
分类号: TU831.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 280次
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内容摘要


在提倡节能减排的今天,变风量中央空调作为智能建筑技术的重要组成部分,越来越显现出了它清洁、节能等诸多优点。然而在工程实践中,由于系统的复杂性和特殊性,变风量空调系统往往不能达到预期的控制效果,甚至不能达到节能的目的,造成成本的追加和能源的浪费。对于变风量中央空调系统的控制算法研究,一直是工程技术的热点问题。变风量中央空调末端装置是变风量系统的关键设备,通过它来调节送风量,补偿变化的室内负荷,保持室温的恒定。由于变风量空调末端系统具有结构复杂,控制对象特殊等特性,为了深入了解其工程特性,本论文基于西安建筑科技大学变风量中央空调实验室平台,对变风量中央空调系统的末端装置做了深入的研究。在大量工程实验数据基础上,建立了变风量中央空调系统末端装置的数学模型,并根据数学模型设计了更具针对性的末端控制算法。在仿真试验中应用PID算法和模糊控制思想设计出两种末端控制器,并比较得出PID算法控制的优越性。最后,基于嵌入式ARM CortexTM,对变风量末端控制系统的硬件构建做了初步研究,并调试其数据通讯功能,初步实现了具有独立控制、实时数据交换功能的变风量中央空调末端系统。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 智能建筑简述  8-9
  1.2 选题背景和意义  9-10
  1.3 本文研究的内容及要解决的问题  10-11
2 变风量(VAV)中央空调系统及其末端控制  11-23
  2.1 变风量(VAV)空调概述  11-13
    2.1.1 变风量(VAV)空调系统及原理  11-12
    2.1.2 变风量(VAV)空调特点及发展前景  12-13
  2.2 变风量(VAV)空调末端介绍  13-17
    2.2.1 变风量(VAV)中央空调末端分类和结构  13-16
    2.2.2 变风量(VAV)中央空调末端控制难点  16-17
  2.3 变风量(VAV)空调末端实验室系统组成介绍  17-22
    2.3.1 变风量(VAV)空调末端实验室硬件设备组成  17-18
    2.3.2 变风量(VAV)空调末端实验室软件组成  18-22
  2.4 本章小结  22-23
3 变风量(VAV)中央空调末端控制对象辨识  23-40
  3.1 建立VAV空调末端控制方框图  23
  3.2 系统辨识模型和最小二乘法介绍  23-28
    3.2.1 系统辨识  23-24
    3.2.2 线性模型  24-26
    3.2.3 最小二乘法  26-28
  3.3 VAV空调末端系统内环开环辨识  28-29
    3.3.1 内环开环辨识方法介绍  28
    3.3.2 内环被控对象的开环辨识  28-29
  3.4 VAV中央空调末端系统外环辨识  29-39
    3.4.1 外环辨识方法介绍  29-31
    3.4.2 M序列介绍  31
    3.4.3 M序列参数选择  31-35
    3.4.4 外环辨识结果  35-39
  3.5 本章小结  39-40
4 变风量(VAV)中央空调末端控制器算法研究  40-49
  4.1 PID控制仿真和参数调节  40-43
    4.1.1 内环路压差控制器PI参数的整定  40-42
    4.1.2 外环路温度控制器PID参数的整定  42-43
  4.2 模糊控制算法仿真  43-46
    4.2.1 模糊控制介绍  43-44
    4.2.2 应用模糊算法的串级控制仿真  44-46
  4.3 仿真结果分析  46-48
  4.4 本章小结  48-49
5 嵌入式VAV空调末端控制器硬件设计  49-63
  5.1 嵌入式系统ARM介绍  49-52
    5.1.1 嵌入式ARM的背景  49-50
    5.1.2 ARM结构和优势  50-52
  5.2 ARM开发环境  52-54
    5.2.1 程序开发环境IAR Embedded Workbench  52-54
  5.3 通讯及数据交换组网介绍  54-61
    5.3.1 串口通信模式介绍  54-55
    5.3.2 ARM芯片的UART调试  55-57
    5.3.3 MODBUS协议及实验室组网  57-61
  5.4 嵌入式控制器与控制网络联合调试结果分析  61-62
  5.5 本章小结  62-63
6 结论  63-65
  6.1 论文总结  63
  6.2 论文创新之处  63-64
  6.3 展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录  69-71
  1.图表索引  69-71
  2.软件文档(另册装订)  71
  3.硕士研究生阶段发表论文情况  71

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 空气调节、采暖、通风及其设备 > 空气调节 > 空气调节机械与设备
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