串级控制在空调水系统控制中的应用研究及仿真.pdf

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1、《自动化技术与应用》201O年第29卷第1期模式识别与仿真PatternRecoanitionandSimulatio串级控制在空调水系统控制中的应用研究及仿真王建文．任庆昌(西安建筑科技大学信息与控制工程学院，陕西西安710055)摘要：在对空调水系统中现有的两种控制策略进行分析后，出于提高系统节能效果的目的，提出了将串级控制方法引入到空调水系统控制中的思想，以西安建筑科技大学变风量空调实验室内的冷水系统为对象，通过最小二乘法辨识出其主、副环的传递函数，最后基于LabVIEW软件进行仿真分析，证明了串级控制策略在空调水系统控制中的研究价值。关键词：空调水系统；串级控制；仿真；节能中

2、图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1003—7241(2010)01—0060—04ResearchandSimulationonOptimizingConditioningWaterSystemBasedOrlCascadeControlWANGJian—wen，RENQing-chang(CollegeofInformationandControlEngineeringXi’anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi’an710055China)Abstract：Thispaperanalyzesandcomparesadv

3、antagesandshortcomingsofthecontrolpolicybetweentwokindsofcondition—ingwatersystem．Basedontheresearchinthepaper，cascadecontrolisbeenappliedincontrollingoftheconditioningwatersystem．TaketheVAVconditioningsysteminthelaboratoryinXAUATasacontrolplant，identifytransferfunctionbythemethodofminimumsquar

4、e，thenbaseonthesoftwareLABVIEWtOmodelandsimulate，Theresearchvalueofthecascadecontrolhasbeenprovedinconditioningwatersystem．Keywords：air—conditioningwatersystem；cascadecontrol；simulation；energysaving1引言2．1压差控制法在智能建筑中，空调系统的能耗在国民经济中所占的通过调整二次泵组的转速来恒定供回水压差控制法比重越来越大，其中水侧部件(冷机、冷冻泵、冷却泵、冷称为压差控制法【21，在该方法

5、中，根据系统环路特性设定给却塔风扇)能耗约占整个集中空调系统的60o／o-80o／0[11，因此定压差P，控制器根据压差变送器测得的压差△与给定对空调水系统的优化研究显得尤为重要。近年来，冷冻二压差p比较，若△>P，则变频控制器降低输出频率，进次水泵变频节能技术已越来越多地在中央空调系统中得到而降低二次泵组的转速n，反之，增大二次泵的转速n。控应用。这种可以根据冷负荷的变化来调节流人空气处理单制框图如图1所示。元(AHU)的冷冻水流量的空调系统被称为VwV系统。VWV系统中对二次泵频率的控制方式很多，主要有压力或压差控制、温度或温差控制、流量控制、阀门开度控制【21等，但这些控制方法

6、都有各自缺点，接下来本图1压差单闭环控制框图文对广泛应用的压差、温差控制做简单分析讨论。压差控制有几个缺点，首先，给定压差P不好确定；其次，为了满足最不利环路负荷(最远端房间的冷负荷)，给定压差往往较大，造成系统运行时二次泵的转速偏高，不利于2压差控制与温差控制下的系统性能节能；再次，在压差控制法中，由于给定压差p的恒定，当分析整个环路流量趋于零时，环路压差趋于给定值p，而不是收稿日期：2008—12—08趋于引。如下图所示为冷冻水流量与供回水压差关系60lTedT翳ofAIT锄on&AppIIio惜模式识别与仿真自动化技术与应用》2010年第29卷第1期PatternRecoqni

7、tionandSimulation图，曲线Y为理想状态下的工作压差，也就是说，当系统冷副回路(内环)则为随动系统。一般来说外环的被控参数负荷降低时，给定压差也应随之降低，以减少环路中冷冻水滞后较大，主调节器根据外环的偏差计算出内环的给定的流量，最大化的节约能源。曲线Y’为压差控制下的设定值，内环应为一个纯滞后较小的回路，在主要扰动影像主压差，不随流量的变化而改变，所以节能效果大打折扣。参数前，副回路就可对其及时控制，从而提高控制质量。根据上述串级控制的特点