[發明專利]基于極點配置和帕德近似的空調系統溫度控制方法有效
| 申請號： | 201810179655.8 | 申請日： | 2018-03-05 |
| 公開（公告）號： | CN108489015B | 公開（公告）日： | 2020-07-14 |
| 發明（設計）人： | 朱其新;何天磊;劉紅俐 | 申請（專利權）人： | 蘇州科技大學 |
| 主分類號： | F24F11/63 | 分類號： | F24F11/63 |
| 代理公司： | 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237 | 代理人： | 朱琳 |
| 地址： | 215009*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 極點 配置 帕德近 似的 空調 系統 溫度 控制 方法 | ||
本發明提出了一種基于極點配置和帕德近似的空調系統溫度控制方法，在空調系統內采用PID控制器，則用于控制空調系統溫度的空調溫度閉環控制系統的特征方程為：(Tτ?KτKd)s3+(2T+τ+2KKd?KτKp)s2+(2+2KKp?KτKi)s+2Ki＝0，其中T為被控對象的時間常數，K為放大系數，τ為溫度對象的延遲時間，Kp、Kd、Ki為PID控制器的三個控制參數，s為被控的溫度對象的值。該方法結合了極點配置和帕德近似算法兩者的優點，有效解決了時滯對空調系統溫度控制的影響。后續的仿真結果證明，相比于傳統PID控制和Smith預估補償控制，本發明提出的基于極點配置和帕德近似的控制器具有更好的動態性能和更強的魯棒性。本發明提出的控制方法也適用于具有時滯的其它被控對象，具有一定的應用和推廣價值。
技術領域
本發明涉及空調系統溫度控制領域，特別涉及一種基于極點配置和帕德近似的空調系統溫度控制方法。
背景技術
在空調溫度系統的溫度控制過程中，在一定的條件下，其被控對象可以看成一個具有時滯的一階環節，該時滯的存在增加了空調系統的溫度控制難度，降低了空調系統的控制品質。傳統PID控制作為最常用的一種控制方式，由于其參數易整定等特點而被廣泛應用。但對于具有時滯的對象，PID控制常常得不到令人滿意的控制效果。
Smith預估補償控制是最早應用于時滯系統控制的方法，其通過引入一個補償器，以削弱時滯對系統性能的影響。但由于Smith預估補償控制太過于依賴精確的數學模型，在預測模型存在一定的誤差時，控制效果將大大下降。后來提出的達林算法特點是將期望的閉環響應設計成一階慣性加純延遲，然后反過來得到滿足這種閉環響應的控制器，其優點是結構簡單，控制系統的魯棒性好，但其實際應用效果較差。還有一種自適應控制方法，通過修正控制參數以適應對象和擾動的動態特性的變化，所以自適應控制方法對系統參數有良好的適應能力，但其依賴被控對象的數學模型，也難以實際應用。
發明內容
本發明提供一種基于極點配置和帕德近似的空調系統溫度控制方法，用于解決上述問題。
為達到上述目的，本發明提供一種基于極點配置和帕德近似的空調系統溫度控制方法，在空調系統內采用PID控制器，則用于控制空調系統溫度的空調溫度閉環控制系統的特征方程為：(Tτ-KτKd)s3+(2T+τ+2KKd-KτKp)s2+(2+2KKp-KτKi)s+2Ki＝0，其中T為被控對象的時間常數，K為放大系數，τ為溫度對象的延遲時間，Kp、Kd、Ki為PID控制器的三個控制參數，s為被控的溫度對象的值。
作為優選，當所述特征方程求解得到的特征根中有一對共軛極點，還有一個為在平面直角坐標系中s的負半軸上的實數極點時：
(s2+2ωnξs+ωn2)(s+ωo)＝0，其中ωn為系統的無阻尼振蕩頻率，ξ為阻尼比，ω0為實數極點離平面直角坐標系中坐標原點的距離。
作為優選，由于s3+(2ωnξ+ωo)s2+(2ωnξωo+ωn2)s+(ωn2ωo)＝
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