基于smith预估和前馈解耦的室内热舒适控制系统研究

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1、分类号：TP39密级：公开单位代码：10878学号：20123303021硕士学位论文论文题目：基于Smith预估和前馈解耦的室内热舒适控制系统研究学科门类：工学硕士学科专业：市政工程研究方向：智能建筑作者姓名：吴豪导师姓名：方潜生教授、杨亚龙副教授完成时间：2015年4月基于Smith预估和前馈解耦的室内热舒适控制系统研究ResearchonindoorthermalcomfortcontrolsystembasedonSmithpredictorandfeed-forwarddecoupling学科门类：工学硕士学科专业：市政工程研究方向：智能建筑作者姓名：吴豪导师姓名：方潜生教授、杨亚龙

2、副教授完成时间：2015年4月安徽建筑大学安徽建筑大学硕士学位论文摘要随着我国经济发展，人民生活水平的提高，人们对室内环境舒适性要求日益增高与能源匮乏的矛盾越来越严重，这就迫使我们研究满足室内环境高舒适性要求的节能方案。空调是改善室内环境热舒适状况不可或缺的一部分，然而空调设备温湿度控制系统存在滞后现象，控制回路之间耦合严重，传统的控制器控制效率低下，这无疑加大了空调系统的能耗。此外，越来越多的人患上了“空调病”，空调所营造的恒温恒湿环境存在着很大的弊端。因此，研究室内环境的动态热舒适规律，解除温湿度控制回路之间的耦合，改进空调系统的控制算法，构建一个节能舒适的动态室内环境是十分有意义的。针对

3、上述问题，本文进行了深入的研究，建立了温湿度控制系统的仿真模型，设计了一种带有Smith预估环节的前馈解耦器，改进了系统的控制算法，给出了一种动态热舒适控制方法。其中，对于温湿度控制系统仿真模型的建立，以安徽省智能建筑重点实验室的热舒适研究室为物理模型，搭建基于ZigBee无线传感器网络的温湿度采集平台，在机理分析的基础上利用最小二乘法进行系统辨识，获取各模型的特性参数；对于解耦器的设计，在控制对象和控制器之间加入一个前馈的补偿环节，利用Smith预估的方法解决系统的滞后问题；将模糊控制的思想加入到传统的PID控制中，构建基于模糊PID的热舒适控制器，实现了对参数的在线调整。在Simulink

4、环境下搭建热舒适控制系统的仿真模型，并进行相应的仿真分析，实验结果表明Smith预估与前馈解耦相结合的方法能够解决系统的滞后问题，消除温湿度控制回路之间的耦合，改善系统的性能；与单纯的PID控制器相比，基于模糊PID的热舒适控制器，具有动态响应好、上升时间快、超调小的优点。最后，针对稳态热舒适的弊端，给出了一种动态热舒适控制的方法，控制空调在节能区和舒适区交替运行，实验结果表明采用这种控制方法在满足用户热舒适需求的同时也达到了节能的目的。图[48]表[6]参[79]关键词：稳态热舒适；动态热舒适；Smith预估；前馈解耦；模糊PID分类号：TP39I安徽建筑大学硕士学位论文AbstractWi

5、ththedevelopmentofChineseeconomyandtheimprovementofpeople’slivingstandards,thecontradictionbetweenpeople’sincreasingrequirementforindoorenvironmentcomfortandtheenergyshortingisbecomingmoreandmoreserious,whichforceustoresearchonthebestenergy-savingschemesthatcanmeetthehighthermalcomfortofindoorenviro

6、nment.Air-conditionerisanintegralpartofimprovingindoorthermalcomfortconditions.However,thereexistshysteresisinair-conditionertemperatureandhumiditycontrolsystem.Besides,thecouplingbetweentemperatureandhumiditycontrolloopsissevereandthetraditionalcontrollerisinefficient,whichnodoubtincreasetheenergyc

7、onsumptionofair-conditioningsystem.Moreover,moreandmorepeoplesufferfrom“air-conditioningdisease”.Theconstanttemperatureandhumidityenvironmentcreatedbyair-conditionerhasalotofdisadvantages.Therefore,re