中央空调末端智能控制系统的研究与开发

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据统计,空调能耗占建筑总能耗65%,中央空调是大厦里的耗电大户,因此中央空调的节能改造显得尤为重要。中央空调作为制造产业,其节能效果亦关乎人类长远利益,我国是空调消费大国,节能潜力巨大。开发节能舒适型中央空调末端控制系统是本课题的研究目的,本文设计了基于专家智能控制策略的中央空调末端控制系统,达到了节能、舒适、高效运行的技术要求。  空调末端房间温度具有非线性、时变性、大惯性、大滞后、多扰动等特点,空调系统主要通过改变进入换热盘管的冷冻水的流量来调节末端房间温度。本文首先分析了常规控制策略及其存在的问题,经过分析研究,提出了先进的专家智能控制策略。基于专家控制,对中央空调末端系统开发了五种智能控制算法,包括自动改变增益系数、自动改变积分时间常数的控制,环境温度补偿控制,时间序列自动补偿控制,电动调节阀开度初始化和自动改变前馈比值系数控制。然后建立了空调房间温度的数学模型,对常规控制方法和专家控制策略进行了Matlab仿真验证,对比仿真结果可知,与常规控制策略相比,专家控制应用在中央空调末端系统中控制效果显著得到了改善,可达到响应速度快、无超调、无震荡的控制要求,并且消除了室外环境温度对室内温度的扰动,实现了时间序列的自动补偿控制。  本文将专家控制应用到实际系统中,给出设计方案和完成系统的搭建,进行了设备选型和订购,完成了机械安装和现场调试。对空调末端设计了三种工作方式,对风机的三速控制实现了手动和自动两种工作模式,用户可自行选择。在软件设计过程中,根据多年经验,将欧姆龙、三菱等国外PLC的功能指令等效地移植到WQ系列产品中。构建了各种智能算法的知识库,根据推理机构得出适时的最佳值。最后用ADP6.5组态软件实现了上位机监控系统,实现了数据管理和显示,用户对空调末端系统可进行监控和管理。  本课题研究成果已应用到实际系统中,系统运行稳定可靠,达到了节能舒适健康的控制要求。目前,该研究成果已申报国家专利。
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