文档介绍：2008年<<SICE札幌年会汇刊>>
2008年8月20-22号,日本电气通信大学
人工补偿法控制空调系统热负荷的变化
Yuji Yamakawa1, Takanori Yamazaki2, Kazuyuki Kamimura3, Shigeru Kurosu4
日本东京大学物理与计算机系 Yuji_******@-
日本小山国家技术学院机械工程系
日本东京山武研究与发展会社
日本研究了Crotech和Chikusei
摘要:PI控制器目前已经普遍使用在空调系统方面。在PID控件中,D往往是关闭的,因为它是很难调整的。在某些情况下,在他们进入内部之前可以预测热负荷(或干扰)。,。这种控制策略可以说是各种各样的前馈。本文章的目的是引入手动复位补偿控制与传统的PI控制做深入的比较。很多模拟实验的结果表明,在PD控制的基础上,补偿方法比传统的PI控制方法在运行方面是更稳定的。
关键词:控制过程; PID控制; 手动复位
1、引言
空调系统的主要目的之一是保持室内温湿度在设定值。空调的调节(控制输入)就是抵消热负荷来保持最佳让人感到舒适的环境。在PID控制中,I控制的优点就是很容易的提供给抵消热负荷的变化。控制行动的理想效果迅速返回室内温度的设定。然而,振荡和不稳定的反应可能导致过高的I控制。因此,在空调系统中,PI控制器是目前除了D控制之外使用的最普遍的。在本文章中,我们特别干兴趣的是如何使D控制更有效的在控制系统中发挥作用.
大约一百年前,是采用恒温控制阀来控制家庭的取暖。自从自动控制系统实现以来,空调系统就被大家认定为一项控制工程。多变量系统,相互作用系统,分布式系统的共同特点是重型设备。空调系统,然而还没有比较先进的化学材料和钢铁材料应用到数字控制中来。化学材料不同控制系统也是有不同的特点。其中一个特点是平衡点随着扰动而变化,这些扰动如室外温度、输入控制、热负荷等等。平衡点的变化是指设备的变化参数。因此空调系统的控制是非常的艰难和复杂的。
目前,采用模型来预测空调系统,控制性能通过追求设备高度灵活的平衡点得到的改进。在本文章中,认识到输入控制点和计算下一个最优控制输入平衡点的取样时间,要比传统的方法更好。
2 厂房控制系统
动态空调系统
一个动态空调系统的房间模型如图所视。可以采用物理方法来分析。从能量守恒知:
C=w(θ-θ)+α(θ-θ)+q+Q
这里,
C-空间的总热容量([KJ/K])
a-总透光面积系数([KJ/min K])
qL-内部热负荷产生的热量([KJ/min])
Q-渗透的热量([KJ/min K])
Ws-空气的供应量([KJ/min K])
Pa-空气密度( [ kg/m3 ] )
Cp-空气比热( [ kJ/m3 K ] )
Fs-供应的空气流量[ m3/min ]
式中右边的第一部分是由送风风量控制的热损失。第二部分是通过房间围护结构获得的热量,包括由于内外温差的空气渗透。第三和第四是内部和渗透产生的热负荷。在这个简化模型中,其他不好控制的条件(例如,气象条件,太阳辐射和不同地区的气流)将被忽略。
变风量控制系统的总体结构
房间模型的参数
这些式中参数是通过实验得到的,房间的动态可用滞后的一阶固定的实验数据描述。因此,可以描述成:
P(s)=e-Lps= e-
在这个式中,如果可以近似的看成是一阶滞后系统和比较均衡的话,则式中KP和TP可以表示成:
KP=,TP=
因此,KP和TP是由输入控制量决定的。此外,据推算,死区时间发生如下改变:
LP=
因此LPO固定时,当FS达到50%。 [kJ/K].表一显示了所有的参数。
控制系统
控制系统
PID控制器参数
PD或PID可以作下说明,输入控制可以表示成:
fs(t)=kpe(t)+ki+kd+fso(t)
这里,fso(t)是人工复位,e(t) (=θ(t-Lp)-θr这个式子是错误的, θr是室温设定值,LP(=)是死区时间。控制器参数是通过近似线性系统的灵敏度方法来确定的。因此,控制器参数可以得到以下结论:
kp=,ki= kd=
高度的不稳定系将作出反映。为了避免这种不稳定性,我们可以通过手动复位足以弥补热负荷的变化。因此,在这项研究中,人工复位产生的稳态可以通过以下: