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摘 要

目前，全球气候变暖，人们的生活环境发生了巨大的变化，在我国，智能建筑的发展越来越快，与此同时，它在整个城市的耗能也占据了主要部分。空调系统在智能建筑中不仅是主要的构成部分，更是最主要的耗能系统。而在实际的使用过程中，空调系统的使用并没有达到设计的最大负荷，存在很大的资源浪费。变风量空调系统的引入很好的控制了建筑物的能耗，它不仅能够提供舒适的环境，而且具有卓越的节能性。所以现在越来越多的学者开始了对VAV空调系统的研究。

变风量空调系统的核心部分是其末端装置（VAV BOX），它的运行状况对整个系统的运行效果有着最主要的影响。本文对变风量空调系统的原理和运行过程进行概述，着重说明了空气处理机的系统原理和BAS点位，设计出压力无关型双闭环控制系统。重点对末端装置VAV BOX的不同控制方式进行阐述，研究，先是在控制回路中应用PID控制器，然后利用相关参数整定的方法整定出PID的参数，并在Matlab的Simulink工具箱建立模型进行仿真，得出系统运行结果。然后引入模糊控制，将模糊控制与PID控制相结合，对系统进行仿真，数据分析，最后对不同控制方式的运行结果进行对比，分析，得出具有一定参考价值的结论。

关键词：变风量空调 空气处理机 末端装置 PID控制 模糊控制 仿真

Terminal controller design of variable air volume air

conditioning system

Abstract

At present, the living environment has a great change because of global climate warming. In China, the intelligent building is developing more and more quickly.Meanwhile,it occupies the main part of energy consumption in a city.The air conditioning system is not only the main part of Intelligent building,but also the main consumption system.However,in practical use, air conditioning system does not meet the design maximum load.So there is a great waste of resources. The introduce of Variable Air Volume System does well in the control of building’s energy consumption.It provides a comfortable environment and is excellent energy-saving well. Therefore,more and more scholars begin to research on VAV air conditioning system now.

The core part of VAV air conditioning system is it’s terminal device (VAV BOX), and its running status has the most important influence on the running effect of the whole system. In this paper, the principle and operation process of VAV air conditioning system are summarized.We focus on the system principle of the air processor and BAS point.Also, we design a pressure-independent double closed-loop control system.We emphasize the different ways of controlling terminal device(VAV BOX). First, we apply PID controller to control loop. And then,by using the method of relevant parameters tuning,we tune the parameters of PID controller.In addition,we use the simulink box in Matlab to build simulation model and get the running result. At last,fuzzy control is introduced to combine with PID control in system simulation. We get the data and analysis the data. Finally,the running results of different controlling ways are compared and analyzed.We draw some meaningful conclusion from it.

Keywords:VAV;Air processor;air-conditioning;VAVBOX;PID control;fuzzy control; emulation

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1选题背景及意义 1

1.2国内外的研究现状 1

1.3本文主要的设计内容 2

第二章 变风量（VAV）空调系统及其末端装置控制 4

2.1变风量空调系统概述 4

2.1.1变风量（VAV）空调系统基本概念 4

2.1.2变风量（VAV）空调基本组成 5

2.2变风量空调空气处理机原理 5

2.2.1空气处理机控制系统 6

2.2.2空气处理机BAS点位图 6

2.3变风量空调末端装置（VAVBOX） 7

2.3.1变风量空调末端装置基本概念 7

2.3.2变风量空调末端装置基本组成 7

2.3.3变风量空调末端控制回路分类 8

2.4本章小结 9

第三章 基于PID的VAVBOX控制建模与仿真 10

3.1概述 10

3.2经典PID控制参数整定方法 11

3.3基于经典PID的VAVBOX控制建模与仿真 12

3.3.1控制与仿真建模 12

3.3.2 PID参数整定 13

3.3.3 控制与仿真结果分析 14

3.4 本章小结 15

第四章 基于模糊自适应PID的VAVBOX控制与仿真 16

4.1模糊控制的基本概述 16

4.2模糊控制器的基本结构 16

4.3模糊自适应PID的概述 16

4.4基于模糊自适应PID的VAVBOX控制建模与仿真 17

4.4.1模糊自适应PID控制器设计 17

4.4.2 模糊自适应PID的VAVBOX仿真 20

4.4.3 控制与仿真结果分析 22

4.5本章小结 23

第五章 总结 24

参考文献 25

致谢 27

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