VAV控制策略研究毕业论文.docx

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VAV控制策略研究毕业论文

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目录

一、毕业设计（论文）答辩委员会评定表

二、毕业设计（论文）成绩评定表

三、毕业设计（论文）指导教师评阅表

四、毕业设计（论文）评阅人评阅表

五、毕业设计（论文）任务书

六、毕业设计（论文）开题报告

七、毕业设计（论文）阶段批阅单

八、毕业设计（论文）中期检查表

九、毕业设计（论文）正文

十、参考资料目录

十一、外文资料翻译

十二、毕业实习报告

河北建筑工程学院

本科生毕业设计（论文）

目录

第1章绪论

1.1课题背景及意义..................................................1

1.2国内外研究现状...............................................1

1.3VAV空调系统在控制领域的研究方向.............................3

1.4本文主要研究工作.............................................4

1.5本章小结...................................................4

第2章变风量（VAV）空调系统概述

2.1变风量（VAV）空调系统原理................................4

2.2变风量空调系统的组成.......................................5

2.3变风量空调系统的特点.......................................6

2.4本章小结......................................................6

第3章理论建模分析

3.1变风量空调系统机理建模........................................6

3.2本章小结......................................................13

第4章控制策略分析

4.1PID控制策略.................................................13

4.2神经网络控制策略............................................14

4.3模糊控制策略................................................17

4.4本章小结...................................................19

第五章分层递阶优化控制

5.1分层递阶优化控制...........................................19

5.2.分层递阶优化控制原理.....................................20

5.3优化控制结构与功能实现....................................24

5.4本章小结..................................................25

第六章结论与展望

参考文献

摘要

空调系统是智能建筑中楼宇自动化的一个非常重要的组成部分，在各个行业、各个部门中得到了广泛的应用，因此对空调系统的研究十分必要。

本课题的任务是在研究空调系统的多种控制策略的的基础上，提出空调系统新的智能控制策略，并进行研究。

本文在阐述了空调系统的原理之后，分析了当前存在的控制策略，例如PID控制、模糊控制、神经网络控制、蚁群算法控制。

目前研究的控制，给出作者自己的见解，即分层递阶优化控制。

根据热力学和传热学知识，利用机理法建立了被控对像即空调房间在两种方式（定风量系统和变风量系统）下的数学模型，求出了空调房间的传递函数，并给出了传递函数中各参数的确定方法。

同时求出了表冷器及空调系统其它环节的数学模型，从而建立了整个控制回路的数学模型。

本文在前人基础上将空调系统分为多个子系统，减弱系统参数间的耦合作用，每个子系统采用不同的算法，通过协调进行优化。

关键词：

VAV空调系统、常规PID控制、模糊控制、神经网络控制、分层递阶优化控制

Abstract

Airconditioningsystemisaveryimportantpartofbuildingautomationsysteminintelligentbuilding,whichhasbeenwidelyusedinvariousindus-tries,variousdepartments,thereforeitisverynecessarytostudyontheairconditioningsystem.Thetaskofthisthesisisbasedonavarietyofairconditioningsystemofcontrolstrategy,putforwardanewintelligentcontrolstrategyofairconditioningsystem,andresearch.

Inthispapertheprincipleofairconditioningsystem,analyzesthecontrolstrategyatpresent,suchasPIDcontrol,fuzzycontrol,neuralnetworkcontrol,antcolonyalgorithm.Thecontrol,theauthorgiveshisownviews,namelyhierarchicaloptimalcontrol.Accordingtothethermodynamicsandheattransfermechanismofknowledge,themethodhasbeensetupforairconditioningroomlikethatintwoways（CAVsystemandVAVsystem）ofthemathematicalmodel,thetransferfunctionoftheairconditioningroom,andgivesthemethodtodeterminetheparametersofthetransferfunctionofthe.Atthesametime,themathematicalmodelsforotheraspectsofcoolerandairconditioningsystem,soastoestablishthemathematicmodelofthecontrolloop.Basedonthepreviousbasisofairconditioningsystemisdividedintoseveralsubsystems,weakenthecouplingbetweenthesystemparameters,usingdifferentalgorithmsforeachsubsystem,byoptimizingthecoordination.

Keywords：

VAVairconditioningsystem、TheconventionalPIDcontrol、Fuzzycontrol、Neuralnetworkcontrol、Hierarchicaloptimalcontrol

第一章绪论

1.1课题背景及意义

能源问题是全世界普遍关注的重点问题，日常生产生活中的能源消耗主要有三个方面：

建筑能耗、交通运输和工业生产。

随着社会进步和经济的快速发展，人们对建筑环境的舒适性、节能性有了更高的要求，所以建筑能源消耗占能耗总量的比重越来越大。

据相关资料显示，当今社会建筑能耗已经占社会中所有能耗30%以上的比例。

住房和城乡建设部的副部长仇保兴2005年就指出：

推进建筑节能，发展绿色建筑是实施中国能源战略的关键环节，大力发展绿色建筑，推进建筑节能，对于解决能源问题，改善环境有着重要意义。

在我国，建筑节能工程也是国家十大重点节能工程中重要的一项，能够很大程度上节约会能源［1］。

建筑环境领域普遍认为现代建筑是一个温湿度都应该适应人体舒适度要求并且空气清新的环境，整个建筑环境是由室内空气品质、热湿环境、光环境和声环境组成的。

空调是一种能对建筑环境内部的室温、湿度、气流等进行控制，从而满足舒适性等指标的系统。

空调系统能够极大改善人们的生活和工作环境，提高人们的生活质量，人们对空调系统的依赖性也越来越高，暖通空调的能耗也已经占建筑总能耗的60%∽70%，而且随着社会发展和全球变暖等问题，暖通空调系统能耗比重可能会越来越高。

因此，在国家倡导节能减排的大环境下，暖通空调系统的优化控制不仅可以提高室内环境的舒适性，而且可以极大降低能耗比例，而变风量空调系统作为一类具有节能优势的空调系统也成为了暖通空调系统中关注和研究的热点［2］～［4］。

1.2国内外在该方向的研究现状

变风量空调系统于上世纪60年代出现于美国，具有舒适性好、节能等优点、但是它最初出现的时候没有迅速得到广泛应用。

那时定风量空调系统、末端再热和双风道系统在空调系统领域占主导地位，到了70年代出现的石油匮乏所引发的能源危机才让人们认识到了节能的重要性和紧迫性，变风量空调系统才在欧美等发达国家得到了广泛应用，一般应用于图书馆、学校、写字楼、酒店及商场等大型建筑场所。

如今，变风量空调系统已在国际空调系统市场中拥有了很高的市场占有率，发达国家中大约80%的高层建筑已经使用了变风量空调系统，与之配套的系统设计和控制方法也都已经取得了很大的进步。

变风量空调系统在初始阶段大都采用高速送风系统，但高速送风使系统风机能耗和系统运行噪音也相应的变大。

随着压力无关型控制末端逐渐代替压力相关型控制末端和数字控制器的改进，变风量空调在低速送风系统中的应用越来越普遍。

在日本，采用低速送风系统的变风量空调也取得了许多的改进，传统皮托管流量传感器在低速送风时难以感应风速，所以在低速送风系统的前端设备中出现了超声波流量传感器和电磁式流量传感器等。

不仅达到了节能的效果，而且减小了风道噪声。

日本自90年代以来，不管是新建的还是旧空调系统的改造，都逐步地采用了VAV空调系统。

VAV空调系统于九十年代末进入内地并渐渐得到了应用，然而因为VAV空调系统投资费用高、末端设备比较复杂、系统整体性控制要求较高，使得其应用受到了一定的限制。

目前我国大陆的变风量空调系统还是在推广阶段，国外著名变风量空调公司在国内没有取得显著业绩并不是因为VAV空调系统的缺陷问题，而是由于设计、调试、维护方面等因素而导致的。

但随着建筑智能化和空调系统舒适节能性要求的提高VAV空调系统在此方面显现出的优越性和节能性，决定了未来变风量空调系统的推广有着美好的前景。

变风量空调系统的控制涉及暖通空调、控制理论与计算机等多个学科的知识，设计和应用都相对比较复杂，但随着其逐步的应用，它的控制研究也越来越受到学者的关注。

国外针对变风量空调系统控制的研究工