中央空调系统末端装置控制系统稳定性研究

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1、第15卷第4期安徽建筑工业学院学报(0然科学版)Vol,15No2007年8月journalofAnhuiInstituteofArchitecture&.IndustryAug.2007中央空调系统末端装置控制系统稳定性研究王海涛(安徽建筑工业学院环境工程系合肥230022)摘要:文章建立了空调系统末端装置常见的控制方式仿真模型，利用Matlab软件对其控制系统进行了仿真，通过对仿真曲线的分析，确定了末端装置控制系统从开始受到扰动到重新达到稳定所需的时间。这种方法对空调末端装置控制方式的选型具有一定的参考价值关健词:控制系统卜稳定性;末端装置中图分类号:TU831.

2、4文献标识码;A文章编号:1006-454012007104-030-04TerminalUnits:SimulationStudyofItsStabilityWANGHai-tao(DepartmentofEnvironmentEngineering,AnhuiTrain,ofArchitecture.&Indusvy.Hefei230022,China)Abstract:Amodelofthecontrolsysteminterminalunitsissetup.BasedonMatlab,stabilityofthecontrolsystemofterminal

3、unitsissimulated.Atthesametime,thelengthoftimefromdisturbancetostabilityisverifiedbyanalyzingsimulationcurves.Thisanalyzingproveshelpfulforthechoiceoftheterminalunits'controlmode.Kevwords,controlsvstem:stabilitv:terminalunits末端装置是调节房间送风量控制室内温度的化，压力无关型末端可以较快地补偿这种压力变化重要设备常用的末端装置有压力无关型和压力以

4、维持原有的风量。而压力有关型末端则要等到风有关型，其系统如图.1和图2c'〕所示(图中B,为外量变化改变了室内温度才动作。所以，压力无关型扰，本文中以单位阶跃干扰函数来表示;T,为房末端响应速度快，控制精度高。间的温度)。1仿真模型的建立(1)房间。根据热平衡原理，房间可以用下面的微分方程描述为圈i压力无关型末端装t控制棍圈。。dTt一。+、(二一T)+(Tw一二KF(‘，其中，T为室温CO;几为室外温度〔'C);T,为送风温度(,C);Q为室内负荷(kW);G为送风量圈2压力有关型末端装t控制框图(kg/s);K为外墙的传热系数(kW/m'·0C);F为外图2由温控

5、器直接控制风阀;图1除了温控器墙的传热面积(m');二为房间的体积(m');p为空气外还有风量传感器和风量控制器，温控器为主控制密度(kg/rn');:为空气的比热容(kJ/kg℃)。器，风量控制器为副控制器，二者构成串级控制环_通过数学变换可得送风量变化到室温变化的路。温控器根据温度偏差设定风量控制器设定值，传递函数G(s)为风量控制器根据风量偏差调节末端装置内风阀。么丁(s)G(s)=(2)当末端人口压力变化时，通过末端的风量会发生变△G(s)'s+1收稿日期:2006-12-12作者简介:王海涛(1971一)，男，讲师，主要研究方向为暖通空调万方数据第4期王海涛

6、:中央空调系统末端装置拉制系统稳定性研究其中，r为房间的时间常数;尸为放大系数。它们为间、风道、风阀及温度传感器4个部件。其传递函Q+了=KF数分别为:房间G.二一8/(260s+ll,因为风速在夕cvP=一(3)G，+KFG(G=丰KF)7^-14m/s，所以风道传递函数G,=1.54-2.82;(2)传感器。由文献匕2」知，传感器的传递函测得在最大信号十0.5作用下行程从0-1需要数为的时间为60s，所以风阀传递函数为G(s)=G(s)=1/[Ts(rs斗1)](4)1/30s;温度传感器(量程。'C-50℃)，其时间常其中，T,为传感器的量程。数:=30，，其传

7、递9数F=O.02/(30sf-1)。(3)风阀的执行结构。由文献「2〕知，风阀执表t常用的末端装It行机构的传递函数为压力有关型压力无关型G(s)=1/ro.ss(5)P控制(无阀位反馈》PI控制(无阀位反馈)PI)控制(无阀位反馈)PI控制(有阴位反馈)其中，。。为在最大信号+0.5作用下行程从。^-1PID控制(有阀位反馈)需要的时间的一半。(1)仿真。压力有关型无阀位反馈P控制末端可见，风阀执行结构是一个积分环节。无阀位装置的Bode图和压力有关型无阀位反馈P控制末反馈的末端装置的风阀则属于这类对象。只要控端装置的单位阶跃扰动响应图，如图3、