过程辨识与pid自整定理论及其在暖通空调系统中的应用研究

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1、山东大学博士学位论文缩略词：A疆U秸IBoDCS缩略词注释表及符号说明AirHandlingUnitsBoundedInputBoundedOutputDistrubutedControlSystemFOPTDFirstOrderPlusTimeDelayGUIGraphicalUserInterfacesHVACHeating，VentilatingandAirConditioningMIMOMultipleInputMultipleOutputpID酞薹差PSISOProportionalplusIntegralplusDerivat

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4、原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：翅王盈Et期l鎏垒墨鬟：盘+关于学位论文使用授权的声明本人同意学校保魉或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电予版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采魍影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学

5、位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：—龃导师签名：虹日期：盈盥支煎山东大学博士学位论文摘要比例一积分一微分(PID)是在工业过程控制中最常见的一种控制算法。由于PID控制算法简单、在实际中容易被理解和实现，因此它被广泛应用于工业过程控制系统中，许多高级控制都是以PID控制为基础的。但PID参数的整定一般需要经验丰富的工程技术人员来完成，既耗时又耗力，加之实际系统千差万别，又有滞后、非线性等因素，使PID参数的整定有一定的难度，致使许多PID控制器没能整定的很好，这样的系统自然无法工作在令人满意的状态，冈此研究自整定PID

6、控制具有重要意义。随着社会经济的迅猛发展，人们对对生活环境的质量提出越来越高的要求，楼宇建筑物已经由简单的庇护场所发展到舒适、健康、节能的自动化和智能化的绿色建筑。而相应的建筑能耗也在逐年增加，在建筑能耗中，暖通空调系统所耗费的能量占大楼消耗总能量的30％一50％，而且呈逐年增长的趋势。因此在国际能源日益匮乏的情况下，对暖通空调系统控制的研究具有十分重要的现实意义和应用价值。暖通空调系统控制的研究是针对系统内部各个回路的控制器的设计和优化，良好的控制方法既能满足人们对环境舒适度要求又能够达到节约能源的目的。总结全文，论文的主要内容可以概括

7、如下：l、总结出了HVAC系统中常见的复杂动态系统的继电反馈试验能否成功的判别方法。基于继电反馈技术的系统辨识和控制器整定的应用越来越广泛，因此继电反馈试验能否成功就显得尤为重要。针对HVAC系统中常见的滞后过程、右半平面有零点的过程和开环不稳定过程等几类复杂动态系统的继电反馈试验做了分析与研究，并总结出了这几类系统继电反馈试验能否成功的判别方法，为基于继电反馈的过程辨识和控制器整定的成功进行奠定了基础。2、提出了一种面向HVAC工程应用的多变量过程辨识方法。山东大学博士学位论文与单输入单输出(SISO)系统相比，多输入多输出(MIMO)

8、系统的控制要复杂且困难的多。针对HVAC系统中的多变量过程提出了一种面向HVACI程应用的两输入两输出(TITO)过程的在线闭环辨识方法，该方法通过两个改变设定值的阶跃测试，估计出过程在感兴趣的相位滞后为万处的频率响应，通过在频域中模型匹配辨识出过程的传递函数矩阵。该辨识方法只需要过程的输入输出响应数据，不需要过程动态特性的先验知识，而且该法可以推广到多变量过程(MIMO)中去。典型例子的仿真结果证明了此方法的有效性和实用性。3、提出了一种积分过程的PID控制器自整定方法。针对积分过程给出了简单、实用的PID控制器自整定方法，并在HVAC

9、系统的实验设备中进行了成功应用。该方法首先辨识出对象的模型，然后根据模型基于鲁棒性能指标设计PID控制器。该方法的主要思想是采用双回路控制结构和基于鲁棒性能指标的控制器设计方法，从而可以克服传