【摘要】：能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ),地源熱泵系統(tǒng)是一種節(jié)能、高效、環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng),是對可再生地?zé)崮苜Y源的一種利用。面對當(dāng)前日益嚴(yán)重的環(huán)境問題和能源危機(jī),合理利用地?zé)崮苜Y源是解決能源與環(huán)境問題的途徑之一,而如何更高效利用地?zé)崮苜Y源對地源熱泵技術(shù)本質(zhì)提升有著實際意義。本文針對國內(nèi)地源熱泵系統(tǒng)普遍采用定頻水泵的現(xiàn)象,且南京某別墅月耗電量超過兩千元這一實例,提出了通過加入先進(jìn)控制算法,對傳統(tǒng)定頻地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造的方案,具體內(nèi)容如下：首先針對搭建實際地源熱泵系統(tǒng)耗資巨大等問題,在作出合理假設(shè)的前提下,設(shè)計了一款實驗室用小型地源熱泵系統(tǒng)用于節(jié)能改造的研究。接著將傳統(tǒng)空調(diào)的變水流量方案應(yīng)用于該實驗系統(tǒng)。由于轉(zhuǎn)速變水流量比閥門變水流量更為節(jié)能,本文采用轉(zhuǎn)速變水流量系統(tǒng)。而很多實際過程控制系統(tǒng)中,串級控制結(jié)構(gòu)比單回路控制結(jié)構(gòu)擁有更高的控制品質(zhì),所以將串級控制結(jié)構(gòu)應(yīng)用于變水流量系統(tǒng)中。在確定變水流量系統(tǒng)串級結(jié)構(gòu)后,運(yùn)用MATLB系統(tǒng)辨識工具箱,辨識出流量環(huán)(副回路)與溫差環(huán)(主回路)的模型。本文著重對流量環(huán)進(jìn)行研究分析。然后對辨識出的流量環(huán)模型在不同控制算法下動態(tài)性能進(jìn)行研究。由于傳統(tǒng)PID控制有三個整定參數(shù),控制效果往往難以滿足工業(yè)上越來越高的需求。本文針對模型匹配與模型失配兩種情況,提出了基于內(nèi)模原理的PID(IMC-PID)控制方法。與傳統(tǒng)PID控制方法進(jìn)行了仿真對比,表明IMC-PID控制方法擁有更好的動態(tài)品質(zhì)。由于地源熱泵系統(tǒng)是一個強(qiáng)干擾系統(tǒng),那么系統(tǒng)的抗干擾性能也是一個重要指標(biāo)。傳統(tǒng)PID控制的抗干擾性較差,本文研究提出了一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(ESO)的控制策略,該方法能夠?qū)_動觀測出來,并進(jìn)行前饋補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明該方法提高了閉環(huán)系統(tǒng)的抗干擾性能。最后針對辨識出的溫差環(huán)模型,比較了傳統(tǒng)PID控制與IMC-PID控制下系統(tǒng)動態(tài)性能。仿真結(jié)果表明IMC-PID控制方法擁有更好的動態(tài)品質(zhì)。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU83;TP273

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本文編號：2533039