過程辨識與PID自整定理論及其在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、比例-積分-微分(PID)是在工業(yè)過程控制中最常見的一種控制算法。由于PID控制算法簡單、在實際中容易被理解和實現(xiàn)，因此它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，許多高級控制都是以PID控制為基礎(chǔ)的。但PID參數(shù)的整定一般需要經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員來完成，既耗時又耗力，加之實際系統(tǒng)千差萬別，又有滯后、非線性等因素，使PID參數(shù)的整定有一定的難度，致使許多PID控制器沒能整定的很好，這樣的系統(tǒng)自然無法工作在令人滿意的狀態(tài)，因此研究自整定PID控制

2、具有重要意義。 隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，人們對對生活環(huán)境的質(zhì)量提出越來越高的要求，樓宇建筑物已經(jīng)由簡單的庇護場所發(fā)展到舒適、健康、節(jié)能的自動化和智能化的綠色建筑。而相應(yīng)的建筑能耗也在逐年增加，在建筑能耗中，暖通空調(diào)系統(tǒng)所耗費的能量占大樓消耗總能量的30％-50％，而且呈逐年增長的趨勢。因此在國際能源日益匱乏的情況下，對暖通空調(diào)系統(tǒng)控制的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。暖通空調(diào)系統(tǒng)控制的研究是針對系統(tǒng)內(nèi)部各個回路的控制器的設(shè)

3、計和優(yōu)化，良好的控制方法既能滿足人們對環(huán)境舒適度要求又能夠達到節(jié)約能源的目的?？偨Y(jié)全文，論文的主要內(nèi)容可以概括如下： 1、總結(jié)出了HVAC系統(tǒng)中常見的復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的繼電反饋試驗?zāi)芊癯晒Φ呐袆e方法。 基于繼電反饋技術(shù)的系統(tǒng)辨識和控制器整定的應(yīng)用越來越廣泛，因此繼電反饋試驗?zāi)芊癯晒惋@得尤為重要。針對HVAC系統(tǒng)中常見的滯后過程、右半平面有零點的過程和開環(huán)不穩(wěn)定過程等幾類復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的繼電反饋試驗做了分析與研究，并總結(jié)出了這

4、幾類系統(tǒng)繼電反饋試驗?zāi)芊癯晒Φ呐袆e方法，為基于繼電反饋的過程辨識和控制器整定的成功進行奠定了基礎(chǔ)。 2、提出了一種面向HVAC工程應(yīng)用的多變量過程辨識方法。 與單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)相比，多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的控制要復(fù)雜且困難的多。針對HVAC系統(tǒng)中的多變量過程提出了一種面向HVAC工程應(yīng)用的兩輸入兩輸出(TITO)過程的在線閉環(huán)辨識方法，該方法通過兩個改變設(shè)定值的階躍測試，估計出過程在感興趣的相位滯后為x

5、處的頻率響應(yīng)，通過在頻域中模型匹配辨識出過程的傳遞函數(shù)矩陣。該辨識方法只需要過程的輸入輸出響應(yīng)數(shù)據(jù)，不需要過程動態(tài)特性的先驗知識，而且該法可以推廣到多變量過程(MIMO)中去。典型例子的仿真結(jié)果證明了此方法的有效性和實用性。 3、提出了一種積分過程的PID控制器自整定方法。 針對積分過程給出了簡單、實用的PID控制器自整定方法，并在HVAC系統(tǒng)的實驗設(shè)備中進行了成功應(yīng)用。該方法首先辨識出對象的模型，然后根據(jù)模型基于魯棒性

6、能指標設(shè)計PID控制器。該方法的主要思想是采用雙回路控制結(jié)構(gòu)和基于魯棒性能指標的控制器設(shè)計方法，從而可以克服傳統(tǒng)PID控制器在控制積分過程時存在的結(jié)構(gòu)上的局限性，然后通過簡化控制結(jié)構(gòu)得到設(shè)定值加權(quán)PID控制器參數(shù)的整定公式。仿真結(jié)果和HVAC系統(tǒng)中的實際應(yīng)用結(jié)果表明了該方法的有效性和實用性。 4、基于PIC18f452開發(fā)了一智能在線式手持PID參數(shù)整定儀。 利用現(xiàn)有的PID參數(shù)整定理論，基于PIC18f452模塊，開發(fā)

7、了智能在線式手持PID參數(shù)整定儀，該整定儀體積小，攜帶方便，工程師利用它可以節(jié)省PID控制器整定時間，提高工作效率。該整定儀在變風(fēng)量HVAC系統(tǒng)過程控制中進行了應(yīng)用，并給出了實際運行結(jié)果，結(jié)果表明該整定儀可以快速地整定出PID參數(shù)，并且整定后的PID控制器具有良好的控制效果。目前該產(chǎn)品正準備申請專利。 5、基于Visual C++和JAVA開發(fā)平臺，開發(fā)了基于Internet的PID自整定系統(tǒng)。 工業(yè)以太網(wǎng)是一種新興的基