[發明專利]自校正Smith預估控制的室溫控制裝置以及控制方法

有效

• 申請號: 201210401422.0
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102889671A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 白建波;張宇
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: F24F11/02
• 分類號: F24F11/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種室溫控制裝置，特別是涉及一種自校正Smith預估控制的室溫控制裝置以及控制方法。

背景技術

目前空調系統所存在的長期運行效率低下、能耗偏高的問題，其根本原因除了不正確運行方式之外，傳統控制方法無法獲得令人滿意的回路控制性能也是其關鍵所在。其中暖通空調系統所具備的時滯、時變和強耦合等非線性特性是導致傳統PID控制方法無論從工程實踐還是理論上都無法獲得良好控制性能的根本原因。研究能夠克服暖通空調被控對象時滯和時變等非線性的控制算法，是提高暖通空調控制系統控制回路性能的重要途徑之一。時滯特性在空調系統的控制環節中廣泛存在，其形成機理除了和空調系統中水和空氣流速及管道長度有關，還和執行器特性、換熱器參數及房間容積密切相關，很難精確評估，而且時滯參數在變流量空調系統中帶有明顯的時變特性。時滯特性使得控制信號的作用在一定的時滯時間過后才能反映到被控量，因此調節效果不能被適時反映；此外，對象受干擾時控制器作用不能及時對干擾產生抑制作用。暖通空調系統控制難度和時滯程度有密切關系，時滯程度由系統純滯后時間T與時間常數T的比值θ來反映，當θ>0.5時，稱為大時滯系統，θ越大，控制難度越高，此時PID控制已經無法獲得良好的控制性能；而且暖通系統具有時變的特性，也就是說暖通空調對象模型參數隨著負荷工況的變化相應發生變化，因此使得經過良好整定的控制器也僅僅是能在一定的負荷范圍內保持滿意的控制效果。

由此可見，上述現有的空調系統控制系統以及方法在使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決空調系統控制系統以及方法存在的問題，相關領域技術人員費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般控制系統以及控制方法又沒有適切的結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。

有鑒于上述現有的空調系統控制系統以及方法存在的缺陷，本發明人基于從事此領域多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新型結構的自校正Smith預估控制的室溫控制裝置以及控制方法，能夠改進一般現有的空調系統控制系統以及方法，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。

發明內容

本發明的主要目的在于，克服現有的空調系統控制系統存在的缺陷，而提供一種新型結構的自校正Smith預估控制的室溫控制裝置以及控制方法，所要解決的技術問題是使其實時的辨識出空調對象模型的純遲延時間和空調對象模型，然后再將空調對象的純遲延時間和空調對象模型傳送給Smith預估控制補償器，通過Smith預估控制補償器的控制對整個控制系統進行精確的控制，從而更加適于實用，且具有產業上的利用價值。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種自校正Smith預估控制的室溫控制系統，包括：

溫度傳感器，用于實時采集室內溫度信號；

控制裝置，用于接收所述溫度傳感器采集的溫度信號，并對該溫度信號進行分析計算，分別對應發出信號控制變頻器和送風風機；

所述控制裝置，包括計算機、可編程控制器、PI控制器和Smith預估補償器，所述計算機用于通過帶遺忘因子的聯合辨識算法對室內的空調對象模型的輸入和輸出參數進行在線監測，實時的辨識出空調對象模型的純遲延時間和空調對象模型，然后再將空調對象的純遲延時間和空調對象模型傳送給所述Smith預估控制補償器；所述計算機用于將實時辨識出的空調對象模型傳遞給PI控制器，通過辨識出的模型進行相應的PI參數設置，同時所述Smith預估控制器將遲延時間的控制傳給PI控制器，所述PI控制器通過設定溫度和實際溫度進行負反饋運算對整個室內進行控制。

前述的自校正Smith預估控制的室溫控制裝置，其中，所述計算機與所述可編程控制器通過通信模塊相聯接。

前述的自校正Smith預估控制的室溫控制裝置，其中，所述計算機通過RS232串口及串行通信總線與通信模塊連接，所述通信模塊再與可編程邏輯控制器連接。

前述的自校正Smith預估控制的室溫控制裝置，其中，所述變頻器的輸入端與可編程控制器的模擬量輸出和數字量輸出的輸出端相連，變頻器的輸出端與數字量輸入模塊的輸入端以及送風風機的輸入端相連。

前述的自校正Smith預估控制的室溫控制裝置，其中，所述可編程邏輯控制器內置有比例、積分和微分控制器。

自校正Smith預估控制的室溫控制方法，包括如下步驟：