[發明專利]變風量空調壓力無關型末端裝置控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310306531.9
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103353161A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 陳佳實;吳正松;劉洋
• 申請（專利權）人: 廣東宏景科技有限公司
• 主分類號: F24F11/053
• 分類號: F24F11/053
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

技術領域

本發明專利涉及一種變風量空調系統，尤其涉及一種變風量空調系統中的壓力無關型末端裝置控制系統及其控制方法。

背景技術

眾所周知，空調能耗在建筑能耗中所占比例舉足輕重，因此空調節能技術越來越受到人們的重視。由于中央空調系統的復雜性，空調系統簡易化控制越來越受到人們的追捧。

目前，VAV(Variable?Air?Volume，變風量)空調系統作為一種高效節能的全空氣型空調系統，通常通過VAV?BOX(變風量末端裝置)調節送入空調房間的風量，跟蹤負荷變化，維持室內恒溫恒濕。

通常的壓力無關型末端裝置的控制有2種情況：

圖1為壓力無關型末端裝置（VAV?BOX）真實詳細的串級控制系統方塊圖，流量控制器和溫度控制器一起構成室內串級控制，其以溫度參數為主控制量，流量參數為輔控制量，對送入空調房間的風量進行控制，其工作原理如下：溫度控制器按房間溫度傳感器檢測到的實際溫度，與設定溫度比較差值，以此輸出所需風量的調整信號送入流量控制器，流量控制器結合流量測量反饋值與設定流量值之差，根據流量控制算法再次進行運算，給出調整信號，來調節變風量末端的調節閥，改變送風量，從而使室內溫度保持在設定范圍。

圖2為圖1簡化后的單回路控制系統方塊圖，其僅僅以溫度參數為控制量，對送入空調房間的風量進行控制，其工作原理如下：溫度控制器按照空調房間溫度傳感器監測到的實際溫度，與設定溫度進行比較，將以溫度差值為依據輸出調整信號來調節變風量末端的調節閥，改變送風量，從而使室內溫度保持在設定范圍。

由于VAV變風量控制系統的受控對象是Zone（房間），它是一個大延遲、大滯后、非線性，負荷隨時變化的數學模型，采用傳統的PID控制器的控制效果差（出現震蕩）、調試復雜，它的比例、積分、微分三個參數不能隨環境因素變化而自適應調節，達到控制穩定、精度高和節能的效果。

為了改變現狀，一些研究機構提出了模型參考自適應控制(Model?Reference?Adaptive?Control,MRAC)原理，其工作原理如圖3所示，可以看出，MRAC結構中有兩個環路：內環路是實際控制環路，以被控制對象作為研究對象，外環路則是以最理想化的參考模型作為研究對象，內環路數據采樣時間遠遠小于外環路采樣時間?；谙嗤刂茥l件，對理想化參考模型和實際被控制對象進行控制，將其輸出值做差值，如果有偏差就以此偏差為調節依據，來改變控制器內參數；若差值為零，則保持控制器內參數不變。因為內環路數據采樣時間遠遠小于外環路采樣時間，所以其動作非?？?，當被控制對象的參數隨環境而變化時，便產生誤差信號。通過將內環和外環兩個輸出值做差（參考模型輸出與實際被控制對象輸出之差），送至自適應機構，通過自適應算法（嵌入在控制器內），調整自身參數的改變，使誤差趨于零，即實際被控制對象輸出漸近穩定的趨于參考模型的輸出，當偏差值為零的時候，控制器參數就固定不變。這種自適應控制通過系統輸出差值來自動調整控制器參數，以達到準確而快速消除偏差的目的，使得輸出結果無限接近于理想化輸出值。

這種模型參考自適應控制原理不用人為手動去調節控制器參數，在一定程度上能夠解決傳統PID控制器存在的控制性能較差、調試工作量大的問題，但目前沒有文獻或資料顯示將MRAC自適應原理應用于VAV空調系統中，也沒有相應的自適應算法應用于VAV空調系統中，所以節能效果仍然不佳。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的問題與缺陷，本發明提供一種變風量空調壓力無關型末端裝置控制系統及其控制方法，通過仿真證明，其不僅能夠根據空調負荷的變化及室內要求參數的改變，自動調節空調送風量，而且具有很好的控制性能和節能效果。

本發明的技術方案如下：

本發明提供一種變風量空調壓力無關型末端裝置控制方法，包括：

溫度傳感器檢測被控制對象環境的溫度得到溫度實測值；

第一控制器基于李雅普諾夫穩定性理論確定的數學模型，輸出第一控制信號；所述數學模型為：