本课题研究的意义

本论文通过学习热力学和传热学知识，利用机理法建立空调房间的数学模型，并对空调房间的特性参数进行了估算，有利于空调系统控制参数的整定。同时建立了表冷器和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，有利于选择控制通道、确定控制方案、分析质量指标、及调节器参数的最佳整定。通过对所设计的控制系统进行仿真研究，将调节器的参数特性与被控对象的参数特性相匹配，以达到最佳整定，对实际的工程实施奠定了基础。并且对不同的工程，空调系统虽然有所不同，控制方案也会有所不同，但其基本的分析方法、原理是相通的，故本次研究对于类似项目还具有普遍意义。

针对空调系统传递滞后较大，且是一个干扰大、高度非线性、随机干扰因素多的系统，对于普通的PID控制，一组整定好的参数只能在较小的范围内有较好的控制效果，当参数变化超过一定范围时，系统控制效果变差的情况，设计了模糊控制器。仿真研究表明所设计的模糊控制器应用于空调系统具有超调小、调节迅速和上升时间短的特点。为模糊控制器的广泛推广应用奠定了基础。

在模糊控制系统仿真的研究中发现虽然模糊控制较普通的PID控制调节迅速，但响应曲线表明，在响应过程的不同阶段，系统的模糊控制器的比例因子和量化因子要求不尽相同，因此提出了参数自调整模糊控制器的设计，它是一种基于规则修改的模糊控制，它的模糊控制规则可随它所控制的过程的运行和环境的变化而自动的修改，从而使系统的性能达到令人满意的水平。这种控制方法较之常规的固定模糊控制规则的模糊控制方法，对环境变化有较强的自适应能力，在随机环境中能对控制器进行自动校正，使得在被控对象特性变化或扰动的情况下，控制系统保持较好的性能。因而具有广泛的理论意义和现实指导意义。

本论文做的主要工作

本论文以空调系统为研究对象，主要做了以下工作：

(1)学习集中式空调系统的各个环节，掌握各种空调系统原理和空调的控制要求及性能指标，同时讨论了空调监控系统组态软件的设计方法。

(2)通过热力学和传热学知识，利用机理法建立空调房间的数学模型，并对空调房间的特性参数进行了估算。同时建立了表冷器和系统其它环节的数学模型。为控制方案的确定和控制参数调整奠定了基础。

(3)利用单回路闭环控制系统实现空调房间的温度控制，利用工程整定法整定PID控制器参数，使系统取得良好的控制效果，利用仿真软件仿真控制效果。并且用信号发生器产生特定的干扰信号模拟空调房间内人员进出的干扰情况，用随机信号模拟房间内仪器设备的使用情况，仿真系统有各种干扰时的响应特性。

(4)从节能方面考虑，应用智能控制知识，设计模糊控制器，具体给出该控制器的设计过程、特点、及具体的模糊控制规则，并且利用仿真软件对模糊控制器的控制效果进行了仿真研究。同时分析智能控制器中输入的比例因子和输出的比例因子对系统性能的影响，给出了参数自整定控制器的设计方法。

目录

摘要…Ⅱ

1 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本课题研究的意义 2

1.4 本论文做的主要工作 3

2 空调控制系统的原理及构成 5

2.1 空调系统的原理 5

2.2 中央空调系统的控制功能及要求 6

2.3 空调监控系统的构成 10

3 空调系统建模 13

3.1 空调房间建模 13

3.2 空调房间特性参数 19

3.3 表冷器的模型 20

3.4 空调系统中其它环节的特性 24

4 常规PID控制及仿真 28

4.1 控制系统的性能指标 28

4.2 PID控制器的基本原理 29

4.3 PID参数整定 31

4.4 温度控制系统PID控制仿真 34

4.5 小结 40

5 模糊控制及仿真 41

5.1 概述 41

5.2 模糊控制器的基本原理 41

5.3 模糊温度控制器的设计 43

5.4 模糊控制系统仿真 47

5.5 模糊控制器中量化因子和比例因子对系统的性能影响分析 51

5.6 参数自调整模糊控制器的设计设想 53

5.7 小结 53

6 结论 54

致 谢 56

参考文献： 57