過程辨識與PID自整定理論及其在暖通空調系統中的應用研究.pdf

1、比例-積分-微分(PID)是在工業(yè)過程控制中最常見的一種控制算法。由于PID控制算法簡單、在實際中容易被理解和實現，因此它被廣泛應用于工業(yè)過程控制系統中，許多高級控制都是以PID控制為基礎的。但PID參數的整定一般需要經驗豐富的工程技術人員來完成，既耗時又耗力，加之實際系統千差萬別，又有滯后、非線性等因素，使PID參數的整定有一定的難度，致使許多PID控制器沒能整定的很好，這樣的系統自然無法工作在令人滿意的狀態(tài)，因此研究自整定PID控制

2、具有重要意義。 隨著社會經濟的迅猛發(fā)展，人們對對生活環(huán)境的質量提出越來越高的要求，樓宇建筑物已經由簡單的庇護場所發(fā)展到舒適、健康、節(jié)能的自動化和智能化的綠色建筑。而相應的建筑能耗也在逐年增加，在建筑能耗中，暖通空調系統所耗費的能量占大樓消耗總能量的30％-50％，而且呈逐年增長的趨勢。因此在國際能源日益匱乏的情況下，對暖通空調系統控制的研究具有十分重要的現實意義和應用價值。暖通空調系統控制的研究是針對系統內部各個回路的控制器的設

3、計和優(yōu)化，良好的控制方法既能滿足人們對環(huán)境舒適度要求又能夠達到節(jié)約能源的目的。總結全文，論文的主要內容可以概括如下： 1、總結出了HVAC系統中常見的復雜動態(tài)系統的繼電反饋試驗能否成功的判別方法。 基于繼電反饋技術的系統辨識和控制器整定的應用越來越廣泛，因此繼電反饋試驗能否成功就顯得尤為重要。針對HVAC系統中常見的滯后過程、右半平面有零點的過程和開環(huán)不穩(wěn)定過程等幾類復雜動態(tài)系統的繼電反饋試驗做了分析與研究，并總結出了這

4、幾類系統繼電反饋試驗能否成功的判別方法，為基于繼電反饋的過程辨識和控制器整定的成功進行奠定了基礎。 2、提出了一種面向HVAC工程應用的多變量過程辨識方法。 與單輸入單輸出(SISO)系統相比，多輸入多輸出(MIMO)系統的控制要復雜且困難的多。針對HVAC系統中的多變量過程提出了一種面向HVAC工程應用的兩輸入兩輸出(TITO)過程的在線閉環(huán)辨識方法，該方法通過兩個改變設定值的階躍測試，估計出過程在感興趣的相位滯后為x

5、處的頻率響應，通過在頻域中模型匹配辨識出過程的傳遞函數矩陣。該辨識方法只需要過程的輸入輸出響應數據，不需要過程動態(tài)特性的先驗知識，而且該法可以推廣到多變量過程(MIMO)中去。典型例子的仿真結果證明了此方法的有效性和實用性。 3、提出了一種積分過程的PID控制器自整定方法。 針對積分過程給出了簡單、實用的PID控制器自整定方法，并在HVAC系統的實驗設備中進行了成功應用。該方法首先辨識出對象的模型，然后根據模型基于魯棒性

6、能指標設計PID控制器。該方法的主要思想是采用雙回路控制結構和基于魯棒性能指標的控制器設計方法，從而可以克服傳統PID控制器在控制積分過程時存在的結構上的局限性，然后通過簡化控制結構得到設定值加權PID控制器參數的整定公式。仿真結果和HVAC系統中的實際應用結果表明了該方法的有效性和實用性。 4、基于PIC18f452開發(fā)了一智能在線式手持PID參數整定儀。 利用現有的PID參數整定理論，基于PIC18f452模塊，開發(fā)

7、了智能在線式手持PID參數整定儀，該整定儀體積小，攜帶方便，工程師利用它可以節(jié)省PID控制器整定時間，提高工作效率。該整定儀在變風量HVAC系統過程控制中進行了應用，并給出了實際運行結果，結果表明該整定儀可以快速地整定出PID參數，并且整定后的PID控制器具有良好的控制效果。目前該產品正準備申請專利。 5、基于Visual C++和JAVA開發(fā)平臺，開發(fā)了基于Internet的PID自整定系統。 工業(yè)以太網是一種新興的基