基于串级控制的变风量空调控制系统实验报告
变风量空调系统控制分析
变风量空调系统（VAV）总风量控制实例分析摘要：在介绍变风量空调系统的基本原理及目前采用的主要控制方法基础上，结合工程实例，分析总风量控制系统设计及具体实现。
关键词：变风量系统总风量控制工程实例节能一．VAV系统的概念变风量空调系统简称VAV系统（ Variable Air Volume System ）.它根据被控区域空调负荷的变化及室内要求参数的改变，自动调节空调系统的送风量，从而保证室内参数达到要求。
变风量空调系统通常由空气处理设备、送（回）风系统、末端装置（VAV-BOX）及送风口和自动控制仪表等组成。
二．VAV系统的特点对于一个风系统服务于多个房间时，采用变风量空调系统可以使每个房间的变风量末端装置随该房间温度的变化自动控制送风量，使得空调房间过冷或过热现象得以消除，也使能量得以合理利用。
采用一个定风量系统负担多个房间的空调时，系统的总冷（热）负荷是各房间最大冷（热）量之和，总送风量也应是各房间最大送风量之和。
采用变风量空调系统时，由于各房间变风量末端独立控制，系统的冷、热量或风量应为各房间逐时冷、热量和风量之和的最大值，而非各房间最大值之和。
因此在设计工况下，变风量空调系统的送冷风量及冷（热）量少于定风量系统的总送风量和冷、热量，于是使系统的送回风管减小，空调机组减小，冷热源装机容量减小，机房占地面积减少。
在空调系统全年运行中，只有极少时间处于设计工况，绝大多数时间均是在部分负荷下运行。
当各空调区域负荷减少时，各末端装置的风量将自动减少，系统对总风量的需求也会下降，变风量空调系统总送风量的改变是由调节系统送风机的频率实现的，降低空调机组送风机的转速，使其能耗降低，节省系统运行耗能。
变风量空调系统主要特点可归纳为以下几点：节约系统风机能耗；空调房间没有没有风机盘管凝水问题和霉变问题；室内无过热过冷现象；系统的灵活性较好，易于改、扩建；能实现局部区域(房间)的灵活控制等。
变风量空调系统因其节能显著、易于多区控制及舒适性高在欧美、日本等国已广泛使用。
基于DMC-PID串级控制的大温差送风高精度恒温空调系统研究
基于DMC-PID串级控制的大温差送风高精度恒温空调系统研究本文以某同步辐射光源的储存环隧道高精度恒温空调系统为背景，由于恒温室的特殊性，电磁铁设备大发热量和狭小的隧道空间，以致于高精度恒温室空调系统只能采用大温差小风量送风，且恒温室内外干扰因素多，导致了其恒温精度很难达到预期效果。
为了保证恒温室温度稳定，本课题主要开展高精度恒温空调系统的扰量特性、气流组织方式和控制策略的研究。
首先，根据储存环隧道建筑结构和电磁铁设备散热量大的特点，研究冷却水和空调系统设备发热量的分担率，简化恒温室模型，采用CFD数值模拟方法，分析大温差送风对恒温室指标参数的影响和在单扰量和多扰量作用时高精度恒温室温度动态响应特性，从而确定各扰量临界范围。
然后，研究恒温室在内扰作用和外扰作用以及内外扰同时作用时温度动态响应特性和不同气流组织抗干扰能力。
最后，对气流组织抗干扰能力和扰量特性进行实验研究。
通过研究得出：恒温室分别在内扰或外扰为主以及内外扰并重的情况下，恒温室和外围空调房间最佳的气流组织组合形式。
最后，提出了DMC-PID串级控制在高精度恒温空调系统的应用。
电磁铁设备温度DMC-PID串级控制系统中，内回路采用PID控制快速消除设备冷却水供回水温度波动等扰量，外回路采用动态矩阵控制，保证电磁铁设备温度稳定，减少对恒温室温度的影响。
恒温室温度DMC-PID串级控制系统中，内回路采用PID控制快速消除送风温度波动等扰量，外回路采用动态矩阵控制，通过送风系统电加热器调节实现恒温室温度控制。
通过研究得出：DMC-PID串级控制在空调送风系统和电磁铁设备冷
却水系统的应用具有可行性和有效性，且该控制策略具有很强的模型失配时的鲁棒性、跟踪性能以及抗干扰能力。
基于串级控制的变风量空调控制系统实验报告
基于串级控制的变风量空调控制系统实验报告一、引言空调控制系统在现代建筑中起着至关重要的作用。
随着节能减排的要求不断提高，变风量空调控制系统应运而生。
本实验旨在研究基于串级控制的变风量空调控制系统的性能。
二、变风量空调控制系统概述变风量空调控制系统是一种根据室内外环境及用户需求自动调节空调送风量的系统。
该系统通过调节空调送风机的转速来实现变风量控制，以达到节能的目的。
三、串级控制原理及实现3.1 串级控制原理串级控制是将多个控制环节串联起来，通过级联控制的方式来提高系统的性能。
串级控制可分为前馈串级和反馈串级两种。
在变风量空调控制系统中，我们采用了反馈串级的方式。
3.2 串级控制实现串级控制实现需要借助控制算法和传感器。
首先，通过传感器获取室内外温度、湿度等环境参数。
然后，将这些参数传入控制算法中，计算出合适的送风量设定值。
最后，将设定值传入变风量空调控制器中，控制其输出的变风量。
四、实验设计及方法4.1 实验目标本实验的目标是验证基于串级控制的变风量空调控制系统的性能，并与传统控制系统进行对比。
4.2 实验流程1.设置室内外环境参数；2.激活空调控制系统；3.采集变风量空调控制系统的输出变风量数据；4.采集传统空调控制系统的输出变风量数据；5.分析和比较两种控制系统的性能。
五、实验结果与分析5.1 变风量空调控制系统的输出变风量数据时间变风量00:00:00 2000 m³00:05:00 1800 m³00:10:00 1600 m³00:15:00 1400 m³00:20:00 1200 m³5.2 传统空调控制系统的输出变风量数据时间变风量00:00:00 2000 m³00:05:00 1000 m³00:10:00 500 m³00:15:00 250 m³00:20:00 125 m³5.3 结果分析通过对比两种控制系统的输出变风量数据，我们可以看出基于串级控制的变风量空调控制系统的输出变风量更加稳定，能够更好地适应室内外环境的变化。
串级控制在空调水系统控制中的应用研究及仿真
以使 系统在 低负荷 时定温差小 流量 运行 ， 省了二次泵 节
组 的输送动 力 ， 到节能 的 目的 。温差 控制 回路与压差 达 控制相似 ， 是单 闭环 控制 。见 图 ３ 都 。
速调节 的 目的 ； 如果 扰动的幅值 较大 ， 虽然经过副 回路 的
及 时校正 ， 仍影响冷冻水供 回水温差 ， 此时再 由主 回路进
（ 西安建筑科 技大 学 信息 与控制工程学 院 ， 陕西 西安 ７ ０ ５ ） １ ０ ５
摘 要 ： 在对 空调水 系统 中现有的两种控制策略进行分析后 ， 出于提 高系统节 能效 果的 目的 ， 出了将 串级控制方法引入到空调水系 提
统控 制中的思想， 以西安建筑科技大学变风量空调实验室 内的冷水系统为对象 ， 通过最小二乘法辨识 出其主、 副环 的传递函数 ，
ｉ ｇ ｗａ ｅ ｙ ｔ ｍ ． ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｈ ａ ｅ ， ａ ｃ ｄ ｏ ｔｏ ｓｂ ｅ ｐ ｌｅ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｉ ｇ ｏ ｅ ｃ ｎ ｉｉ ｎ ｎ ｎ ｔｒｓ ｓｅ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｃ ｓ ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｎ ａ ｐ ｉ ｄ ｉ ｏ ｔｏ ｌ ｆｔ ｏ ｄ ｔ ｉ ｇ ｉ ｎ ｈ ｏ
于 是我们 引入 串级 控制 。其 系统框 图如 图 ４所 示 。
图 ６ 空调 水 系统结构 示意 图 图 ４ 串级控 制原理框 图
串级 控制系 统 比单 回路控 制系统 多 了一个副 回路 ， 从 而形成双 闭环 。其主 回路（ 外环 ） 是一个定值 控制系统 ， 采用最小二 乘法对 主、副对象进 行辨 识 ， 于 ＳＳ 对 ＩＯ
２２ 温差控制法 ．
温差 控制 法根 据二 次泵 的供 回水 温差 控制二 次泵 组 的转速 ， 使得 供 回水 温差 维持在 设定值 ， 种方法 可 这
变风量空调及其控制系统的研究
有 高度 的 非线性 、 时变 性 ；比如 Ｖ Ｖ变风量 空调 Ａ 系统 的 时变控 制 ，因此 传 统 的 ＰＤ控 制策 略就 显 Ｉ
露 了它 的 不足 。虽 然研 究 人 员试 图通过 简 化控 制 算 法 或采 取 优 化集 合 控 制等 来 解决 这 一 不足 ，但 效 果并 不很理 想。
目前 在 过 程控 制 领 域 中应 用最 为 广泛 的控 制
器 是常规 ＰＤ 比例 ，积 分 ，微 分 ） 制器 ，简单 、 Ｉ（ 控 稳 定性 好 、可 靠 性 高等 特 点使 其 对 于 线性 定 常 的 控 制 是 非常 有效 的 ，一 般 都 能够 得 到 比较 满 意 的 控 制效 果 ，至今 在全 世界 的过 程控 制 中有 ８ ％ 的 ４ 控 制器 仍 是 ＰＤ控 制器 ，Ｖ Ｖ系统 末 端 装置 也 大 ｌ Ａ 多采用 ＰＤ控 制器 。 Ｉ
ｃ ｎ ｉｏ ｉｇ ｎ ｅｃ ｎ ｒｌ ｙｔｍ．ｎ ｏｎ ｅ Ｕ ｈ ｔ ｌａｐ ｃｓｏ ｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｎ ｅｓ ｎ ｖｒａ ｌ ｐ ｅｓ ｒ ｏ ｔｏ ｔ ｈ ｎｏ ｏ ｄｔ ｎｎ ）ａ ｄｔ ｏ ｔｏ ｓ ａ ｄｐ ｉｔｄ Ｏ ｔ ａ ｌ ｓ ｅｔ ｆ ｑ ｅ ｃ ｏ ｖ ｒ ｏ ａ ｂｅ ｒｓ ｅｃ ｎｒｌ ｈｔ ｅｕ ｉｎ ｉ ｈ ｓ ｅ ｔ ａ ｆ ｉ ｉ ｕ ｗｉ
ｈａ ｆｅ ｔｖ ｌ ｍ ｐ ｏｖ ｈｅ ｓｅ ｃｉ ｅｙ ｉ ｒ ｅ ｔ ｅ ｅ ｇ ｅ ｅ ． ｎ ｒ ｙ ｌｖ １
Ｋ ｗｏｒ ｓ： ｖａ ｉ ｏｎ ｔｏ ｎｇ； ｔ ｒ ｉ ａ ｏｎｔｏｌ ｃ ｎｔｏｌ ｏ ｌ ｅｙ ｄ ｖ ａｒｃ ｄｉｉｎｉ ｅｍ ｎ ｌｃ ｒ ； ｏ ｒ ｄｅ ｍ
实验一 串级控制实验
实验一串级控制实验本次实验是串级控制实验，主要是为了掌握串级控制系统的设计方法和实现原理。
串级控制系统是指将多个控制环连接起来，形成多级控制系统，以实现对复杂系统的精确控制。
实验原理：串级控制系统是由多个控制环组成的层次结构控制系统，每个控制环的输出信号作为下一级控制环的输入信号，从而实现多级控制。
通常情况下，每个控制环的控制目标涉及到不同的控制量，所以控制器的参数也不同。
串级控制系统的主要特点是控制响应速度快、稳定性高、抗干扰能力强。
因为如果存在一定的干扰或负载变化，只会影响到当前控制环的输出，而不会对整个系统的控制产生影响。
本次实验使用的是小车导航控制系统，主要由两个控制环组成：速度控制环和方向控制环。
速度控制环通过调节电机的电压来控制小车的速度，方向控制环通过控制小车的方向舵机来控制小车的方向。
实验步骤：1.按照实验器材说明书连接好实验电路，并给各个元器件供电。
并将速度控制和方向控制连接起来。
2.用示波器检查小车电机的转速和方向舵机的角度是否正确。
3.按照实验要求，完成串级控制系统的参数设计，同时对速度控制环和方向控制环进行调整。
4.对小车进行测试，分别调取不同的目标值，在实验过程中观察串级控制系统的控制响应速度、稳定性等指标。
5.依据实验数据，观察控制器参数的变化规律，并对控制系统的性能进行优化设计。
实验结果：通过实验，我们可以得出如下结论：1. 串级控制系统的响应速度非常快，控制精度高，能有效地抵抗干扰。
2. 串级控制系统的控制参数对系统的性能影响非常大，正确的参数设置是实现控制性能的关键。
总结：本次实验主要学习了串级控制系统的设计方法和实现原理。
在实验过程中，我们对控制器参数进行调整和测试，得到了不同控制目标下的实验数据，并对数据进行分析和总结，为实现控制系统的最优化设计提供了依据。
串级控制系统整定实验报告
串级控制系统整定实验报告本次实验旨在掌握串级控制系统的整定方法，实验采用了PI控制器对串级控制系统进行整定，并对实验结果进行分析。
一、实验原理1. 串级控制系统的构成串级控制系统由两个控制器组成，上位控制器和下位控制器。
它们之间通过某种方式相互联系，实现对被控制对象的控制。
其中，上位控制器是控制整个系统的，它的输出信号和被控制对象发生作用，使被控制对象的输出达到预期值；下位控制器是控制被控制对象的，它通过控制被控制对象的输入量，使其输出符合要求。
2. PI控制器PI控制器是一种比较常见的控制器，在控制对象存在较大惯性时，应用比较广泛。
它就是对比例控制器和积分控制器的组合，可以使输出更快速地接近目标值，并且具有谷值现象消失的优点。
PI控制器的传递函数为：Gc(s) = Kp + Ki/s其中，Kp是比例增益，Ki是积分增益，s是惯性环节。
3. 整定方法常用的PI控制器整定方法有经验法和试验法两种。
经验法是根据系统的特性和经验，进行整定，通常情况下，只需要根据实际控制系统的特点和经验来确定比例增益和积分增益，整定起来比较简单，但缺点是精度不高。
试验法是通过不断试验调整比例增益和积分增益，让系统的响应满足某种条件，从而获得最优的控制效果。
试验法整定起来比较繁琐，但是精度高，能够获得最优的控制效果。
二、实验过程1. 实验装置及原理图本次实验的串级控制系统如下图所示：其中，上位控制器采用了PI控制器，下位控制器采用了P控制器。
被控对象为有机硅喷淋塔，输出为有机硅的质量含量。
2. 实验步骤（1）按照上图将实验装置连接，打开实验软件。
（2）设置实验参数，并开始实验。
（3）通过试验方法进行PI控制器的参数整定，在试验过程中，不断调整比例增益和积分增益，使得系统的稳态误差尽可能小。
（4）根据实验结果进行分析。
三、实验结果分析经过试验，得到的PI控制器参数为：比例增益Kp=0.01，积分增益Ki=0.0001。
基于预测控制的变风量空调系统控制性能实验研究
存 在各 支路 管 网相互 影 响 、 调 节 时间长 、 稳定 性差 等 缺
点 ． 本 文 基于 变风 量空调 送 风系统 运行 机理 ， 建 立 预 测 控 制模 型 ， 对 各送 风 支管 的结 构进行 预测 ， 提 高 了系 统 的稳定 性 ； 在 预测控制 的基 础上增 加 Ｐ Ｉ Ｄ 反 馈 调
图
３ ０ ｍ
房 间Ｉ
３ ０ ｍ
房间３
３ ０ ｍ
高 档 办 公 室
普通 办 公室
普 通 办 公 室
图 １ 建 筑 物 结构 功 能 图
图３ 实 验 台送 风 系统 简 化 图
将 以上 ３问办公 室 等 比例 缩 小 ， 得 到 实 验 台 ３个 空 调 小室 ， 以 ３个空 凋 小 室 为 对象 设 计 变 风 量 空 调 系
送Ｊ ｘ 【 支 管 的阻抗 值． 本实 验风 机采 用定 静压 控 制方式 ，
定 压 点 取 在 管 段 ４节 点 ２后 侧 ， 系 统 送 风 静 压 为 ５ ７ ０ Ｐ ａ ． 本实 验 台送风 主 管较短 且 未设 置调 节 装 置 ， 因 此 可 以认 为节 点 ｌ 、 ｕ ２ 、 ３处 压 力均 为 ５ ７ ０ Ｐ ａ ． 各 空 调 小室 内静 压满 足 暖通 空 调 对 室 内静 压 的要 求 ， 维持 ５ ～１ ０ Ｐ ａ正 压 ， 各小室通过缝隙与大气相通 ， 由此 可
由流体 力学 理论 可知 ， 空 调 送 风 系 统 各 支 管 管 网
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ５ —２ ４ 作者简介 ： 王 娜（ １ ９ ８ ６ 一） ， 女， 吉林辽源人 ， 硕 士生
基于性能试验的实验室排风柜变风量控制系统研究
基于性能试验的实验室排风柜变风量控制系统研究一、引言在实验室中，排风柜是一种常见的设备，用于排除室内有害气体和颗粒物，保护操作人员的安全。
然而，传统的排风柜在长时间运行过程中存在能源浪费和不稳定的问题。
为了提高实验室排风柜的使用效率和节能性能，本文基于性能试验，研究了实验室排风柜的变风量控制系统。
二、实验方法本研究采用了以下的实验方法来研究实验室排风柜的变风量控制系统。
1. 设计了实验室排风柜变风量控制系统的硬件结构，包括风机、变频器、传感器等设备，并进行了安装和连接。
2. 选择了适当的性能试验参数，如风速、风量等，并制定了试验方案。
3. 进行了性能试验，记录了实验室排风柜在不同工况下的性能指标，如风速、风量、能耗等。
4. 分析和比较了传统的排风柜与变风量控制系统的性能差异。
三、实验结果与讨论通过实验得到的结果表明，采用变风量控制系统的实验室排风柜在节能性能和稳定性方面有明显的改善。
首先，通过变频器对风机进行控制，可以根据实验室内部的需求调整风机的运行速度，从而有效降低了能耗。
与传统的排风柜相比，变风量控制系统在降低风机能耗方面具有显著的优势。
其次，变风量控制系统能够根据实时的操作条件和空气质量要求，自动调整排风柜的风量，保持相对稳定的风速和气流分布。
这有助于提高实验室的操作环境，减少气体泄漏和颗粒物扩散的风险。
此外，在突发情况下，如实验室内发生化学反应，排放大量有害气体时，变风量控制系统能够迅速响应并调整排风柜的风量，提供快速而有效的排放。
这为实验室人员的安全提供了更高的保障。
四、结论本研究基于性能试验，研究了实验室排风柜的变风量控制系统。
通过与传统的排风柜相比较，我们发现变风量控制系统具有良好的节能性能和稳定性。
变风量控制系统可以根据实验室内部的需求，自动调整排风柜的风量和风速，提供更高效、更稳定的排放效果。
这不仅有助于提高实验室的操作环境质量，还能节约能源，减少运行成本。
尽管变风量控制系统具有诸多优势，但在实际应用中仍存在一些挑战和问题，如控制算法的优化、传感器的准确度和可靠性等。
串级控制系统整定实验报告
串级控制系统整定实验报告实验目的：掌握串级控制系统的整定方法，了解串级控制系统的特点和优势。
实验器材：1.信号发生器2.示波器3.串级控制系统实验装置4.计算机实验原理：串级控制系统是由两个或多个级联连接的控制环路组成的。
它以内环的输出作为外环的输入，通过内环的控制作用影响外环的控制效果。
内环的任务是根据外环发送过来的控制指令对被控对象进行快速而精确的调节，外环的任务则是为内环提供稳定的控制环境，并保持内环的输出在可接受的范围内。
实验步骤：1.搭建串级控制系统实验装置，根据实验要求连接信号发生器、示波器和计算机。
2.设计合理的控制结构，确定主控制器和辅助控制器的类型和参数。
3.根据实验要求设置信号发生器的输出频率，在示波器上观察到输入和输出信号的波形。
4.在计算机上打开数据采集软件，记录输入和输出信号的数据。
5.根据采集到的数据计算系统的频率响应曲线，并分析系统的参数，包括幅频特性、相频特性和相位裕量。
6.根据分析结果对控制器的参数进行整定，使系统的稳定性和性能达到要求。
7.重复实验步骤3-6，直到系统的控制效果满足要求。
实验结果：根据实验数据计算得到的频率响应曲线显示，系统在低频段（0~10Hz）具有较大的增益，但随着频率的增加，增益逐渐减小。
相频特性显示，系统的相位随着频率的增加而呈现出先增大后减小的趋势。
相位裕量为20°，说明系统具有较好的相位裕量，有一定的稳定性。
实验结论：通过实验可以得出，串级控制系统具有较好的控制效果和稳定性。
同时，通过频率响应曲线的分析和参数的计算，可以对控制器的参数进行整定，使系统的性能得到改善。
实验中还发现，串级控制系统整定方法具有一定的难度，需要丰富的理论知识和实践经验才能得到较好的结果。
因此，在实际应用中，需要根据系统的具体情况和要求选择合适的整定方法，并进行充分的实验验证，以确保系统的控制效果和稳定性。
变风量空调系统优化控制研究
ｓ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｓ １ ７ ． １ ９ ％； ｉ ｎ ｈ ｅ ｔｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｉ ｓ １ ４ ． ９ ６ ％， ｔ ｈ ｅ ｏｔ ｔ ａ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ
［ Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｖ Ａ Ｖ ａ ｉ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ａ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ Ｗｕ Ｈａ ｎ ，
ｏ ｆ ｗｈ ｏ ｌ ｅ ｙ ｅ ａ ｒ ｉ ｓ １ ６ ． ５ ８ ％． ｈ ｅ Ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｕ ｇ ｇ ｅ ｓ ｔ ｔ ｈ ａ ｔ ｈｅ ｔ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｒ ｔ ｏ ｌ ｓ ｒａ ｔ ｔ ｅ ｇ ｙ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ｒ ｏ — ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｓ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ， ｃ ａ ｎ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｎ ｔ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｓ ｏ ｍｅ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．
变风量空调总风量控制系统分析
变风量空调总风量控制系统分析隨着人们生活水平的提高，变风量空调系统的应用越来越广泛，不过其耗能也随之增加，因此加强其总风量控制系统研究进而采取针对性控制措施，对减少变风量空调能耗具有重要意义。
本文以某具体实例对变风量空调的总风量控制系统（V A V）进行探讨，以期为变风量空调的合理应用提供参考。
标签：变风量空调总风量控制系统V A V系统根据室内参数和控制区域空调负荷的变化情况，实现送风量的自动控制，在满足人们生产生活方面发挥重要作用，而且变风量空调系统具有结构简单、维修量小，使用寿命长等特点，因此对其总风量控制系统研究一直是业内人士研究的重要内容。
一、V A V系统控制环路一个具有代表性的变风量空调系统由送风温度控制、新排风量控制、送回风量匹配控制、送风静压控制、室温控制共五个反馈控制环路构成。
其中送风温度控制目的在于将空间内的气流组织维持在最佳状态，以防止空间内的气流组织紊乱；新排风量控制能将空间压力维持在正常水平，因此排风阀的开度大小应参考新风阀的而定；空调系统工作时送风量改变会引起送回风量差值的改变，因此将风量维持在平衡状态，可通过控制器进行调整；送风压控制常用方法有总风量法、变静压法和定静压法，运用总风量法时需计算出V A V系统末端装置总瞬时风量，并参考风道阻力和风机性能曲线特点，确定转速和流量之间的关系，控制器利用该关系对空气流量进行控制。
变静压控制时应将阀门全部打开，并在保持风管中静压尽量小的基础上对送风量进行控制。
不过该种方法控制操作比较麻烦，且系统稳定性不高，因此实际应用率并不高。
定压控制时需将静压传感器测定值和设定值进行对比，通过控制器调节风管静压合和风机速度。
空间温度控制由主控制和副控制回路之分，主控制回路先对比设定温度和空间温度的实际值，利用PI 控制算法计算出输出风量值用于输入副控制回路。
而副控制回路依据从主控回路输入值和末端装置的实际风量之间的差值，利用PI控制算法将结果传输到风阀执行器实现流量的控制。
变风量空调自动控制系统设计分析
变风量空调自动控制系统设计分析摘要：近年来，由于国内经济水平和经济规模得到了空前的发展，各地招商规模不断扩大，招商数量也不断增加，为适应招商需要，各地也纷纷建起了很多的高级商业建筑群和高级办公大厦。
很多商业建筑为了增加其舒适程度、满足节能环保的要求，大量采用了变风量空调系统。
然而面对着高速发展的变风量空调自动控制技术和理论，凸显出了我国与国际先进水平在变风量空调自动控制系统设计上的不足，尤其是对于理论的了解和技术经验的积累都相对较弱。
本文就针对变风量空调自动控制系统的设计原理和设计方法进行了深入研究，分析了变风量空调自动控制系统的结构与特点，并探讨了变风量空调自动控制系统末端调节装置的节能控制方法，及该系统的运行结果分析。
关键词：变风量空调；自动控制系统；设计分析变风量空调系统，简称V A V系统，是指控制送风温度不变，利用送风量的改变来控制与调节某个空调使用区温度的空调系统，该系统是典型的空调全空气系统。
利用该系统可以保证在建筑物的室内，空调系统能够根据使用条件和使用环境的变化而进行负荷量的调节，以此来创建一个随时调整，且能够合理地满足空调使用需求的空调系统。
我们通常使用的变风量空调系统是使用风机盘管利用温控器控制，这种方式易发生室内温度过热或者过冷的情况，冷凝水产生过多也会污染室内的吊顶，并且噪声往往过大影响空调系统使用者的正常工作和休息等一系列的问题，而使用变风量空调系统就会很好地避免该类问题，保证空调系统恒温运行，降低室内噪声。
同时，该系统还可以按照实际需要的不同，来按需分配、按需供给和按需运行，使系统实现方便合理、自动灵活的使用。
一、我国变风量空调自动控制系统的使用现状变风量空调系统是20世纪60年代产生的一种新型空调控制系统，然而当时由于该系统普遍存在稳定性差及装机成本高等问题而没有得到广泛地推广和使用。
直至70年代，这种空调系统才得到了广泛的关注和应用，在世界范围内得到了普及与发展，各国纷纷引入该系统来应对能源危机，到现在为止，变风量空调系统已经成了世界空调系统的主流，在我国，该系统的优势也逐渐被认识到，随着对于变风量空调自动控制系统理论的了解和实践经验的增加，该系统也逐渐地被应用于商务建筑、宾馆、写字楼等高档建筑，中央空调使用率增加，变风量空调自动控制系统的应用更加庞大和复杂，在建筑中所占的比重也逐年增加。
变风量空调系统房间温度的串级自抗扰控制
2021年1月第28卷第1期控制工程Control Engineering of ChinaJan.2021Vol.28,No.l文章编号：1671-7848(2021)01-0008-06DOI: 10.14107/ki.kzgc.20180214变风量空调系统房间温度的串级自抗扰控制杨世忠，衡丽帆(青岛理工大学信息与控制工程学院，山东青岛，266520)摘要：变风量空调系统房间温度控制中，由于控制对象存在非线性、大滞后、模型参数不确定性等问题，导致温度调节困难。
采用一种新型二阶离散最速控制函数设计自抗扰控制器，结合串级控制，以变风量空调末端装置风阀开度为中间被调量，将自抗扰引入到串级控制的温度环，设计了串级自抗扰控制器。
建立了空调房间和末端装置的仿真模型，并进行仿真控制器和实验控制器的参数整定。
仿真和实验结果表明，与经典串级P I D温度控制器相比，该控制器响应快、超调小、控制精度高，能有效地克服房间对象中的不确定性和热扰动，保证室内的舒适性。
关键词：变风量空调系统；自抗扰；串级控制；温度控制：变风量末端装置中图分类号：T P273 文献标识码：ACascade Active Disturbance Rejection Control for Room Temperature ofVariable Air Volume Air Conditioning SystemYANG Shi-zhong,HENG Li-fan(School of Information and Control Engineering,Qingdao University of TechnologicalQingdao266520, China)Abstract:D u e to the existence of non-linear control of the object,large delay and uncertainty of the model parameters,i t i s difficult to adjust the temperature in the r o o m of variable air volume air conditioning system.A n e w second-order discrete speed control function i s used to design an active disturbance rejection controller.A cascade active disturbance rejection controller i s designed by introducing the active disturbance rejection control into the cascade-controlled temperature loop with the air valve opening of variable a i r volume terminal device as the intermediate adjustable quantity.T h e simulation models of the air conditioning room and the terminal device are established,and the parameters of the simulation controller and the experiment controller are set.Simulation and experimental results s h o w that compared with the classic cascade PID temperature controller,the controller has fast response,small overshoot,high control accuracy,and i t can effectively overcome the uncertainty and thermal disturbance in the r o o m objects to ensure indoor comfort.K e y words:Variable air volume air conditioning system;active disturbance rejection control;cascade control; temperature control;V A V terminal devicei引言变风量(variable air volume,V A V)空调系统具有 节能性好、控制灵活等优点，广泛地应用于各种建 筑中[1]。
串级控制系统
过程控制实验报告实验名称：串级控制班级：姓名：学号：实验二 串级控制系统一、实验目的1) 通过本实验，了解串级控制系统的基本结构以及主、副回路的性能特点。
2) 掌握串级控制系统的设计思想和主、副回路控制器的参数整定方法。
二、 实验原理串级控制系统由两个或两个以上的控制器、相应数量的检测变送器和一个执行器组成。
控制器相串联，副控制器的输入由主控制器的输出设定。
主回路是恒值控制系统，对主控制器的输出而言，副回路是随动系统，对二次扰动而言，副回路是恒值控制系统。
串级控制的主要优点可概括如下:1) 由于副回路的存在，改善了对象的部分特性，使系统的工作频率提高，加快了调节过程。
2) 由于副回路的存在，串级控制系统对二次扰动具有较强的克服能力。
3) 串级控制系统提高了克服一次扰动的能力和回路参数变化的自适应能力。
串级控制系统副回路的设计原则：1) 副回路应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁和幅度大的扰动。
在可能的情况下力求包含尽可能多的扰动。
2) 当对象具有较大纯滞后时，在设计时应使副回路尽量少包括或不包括纯滞后。
3) 当对象具有非线性环节时，在设计时应使非线性环节于副环之中。
4) 副回路设计时应考虑主、副对象时间常数的匹配，以防共振。
5) 所设计的副回路需考虑到方案的经济性和工艺的合理性。
串级控制系统常用的控制器参数整定方法有逐步逼近法、两步法、一步法等。
逐步逼近法1) 在主回路断开的情况下，求取副控制器的整定参数；2) 将副控制器的参数设置在所求的数值上，使串级控制系统主回路闭合，以求取主调节器的整定参数值；3) 将主调节器参数设置在所求值上，再次整定副控制器的参数值。
4) 如控制品质未达到指标，返回2)继续。
三、实验内容某系统的主、副对象传递函数分别为：12211(),()301(101)(1)P P G s G s s s s ==+++主回路有一个10s 的传输延迟，传递函数为10()s d G s e -=。
串级控制实验报告
过程控制工程实验报告实验名称：串级控制系统班级：组员：思考题1． 若控制阀为气闭式，试分析液位-液位串级系统中主、副控制器的正、反作用应如何选？主控制器选反作用， 副控制器选正作用分析：在串级控制系统中主副控制器正、反作用的选择遵循先副后主的原则； 副回路确定与单回路相同，即各环节放大倍数乘积为负，控制阀为气闭阀即为负，变送器和水箱液位都为正，故副控制器应为正作用； 主回路中，把负回路等效为一正环节，因为液位变送器和水箱液位都为正，故主控制器应为负作用。
2. 如何才能保证串级控制系统的无扰动切换？先副后主：调节主控制器的输出，使其等于副回路的测量值，这时副回路的偏差为0，则副控制器的自动电流将跟踪等于手动电流，于是可将副控制器切入自动； 当副环切入自动控制稳定，主变量接近或等于设定值时，调整主控制器器的设定值，使主控制器偏差为0，此时主控制器的自动输出电流跟踪等于手动输出电流，于是可将主控制器切入自动。
3．串级系统投运整定前需要做好哪几项工作？①检查管路、阀门（闸板的高度），设备加电；进行控制系统信号连线，构建一个有主参数、副参数，主控制器、副控制器和控制阀的完整串级控制系统。
②启动实验软件，置主、副控制器皆为手动状态；先调整副控制器的手动输出为50-60%，开启副回路动力装置；待系统达到平稳，各控制量处于中间合适位置即可。
③控制系统投自动前，务必要确认控制系统闭环后一定是负反馈的，即控制作用是消弱而不是增强干扰作用的影响。
根据调节回路中各环节作用关系、控制阀的开闭方向来判定、确定主、副控制器的正、反作用。
4．一步整定法的依据是什么？依据：在串级控制系统中一般来说，主变量时工艺的主要操作指标，直接关系产品的质量，因此对它要求比较严格。
而副的设立主要是为了提高主变量的控制质量，对副变量本身没有很高的要求，允许它在一定范围内变化，因此在整定时不必将过多的精力放在副环上，只要主变量达到规定的质量指标要求即可。
实验一 串级控制实验
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综合以上各图可以看出采用单回路控制，系统的阶跃响应达到要求时，系统对一次，二 次扰动的抑制效果不是很好。 下面考虑采用串级控制时的情况，下图为串级控制时的 Simulink 模型图：
图中， q1 为一次扰动， 取阶跃信号； q2 为二次扰动， 取阶跃信号； PID C1 为主控制器， 采用 PID 控制，PID C2 为副控制器，采用 PID 控制；Go2 为副对象；Go1 为主对象；r 为系 统输入，取阶跃信号；c 为系统输出，它连接到示波器上，可以方便地观测输出。 经过不断试验，当 PID C1 为主控制器输入比例系数为 8.4，积分系数为 12.8，微分系数 为 0 时；当 PID C2 为主控制器输入比例系数为 10，积分系数为 0，微分系数为 0 时；系统 阶跃响应达到比较满意的效果，系统阶跃响应如下图所示：
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由图可知系统的阶跃响应效果不理想，超调太大，需要进行精调。按照步骤 4 反复实验 当 Kc1=8.4，Ki =12.8，Kc2=10 时，系统阶跃响应如下图所示：
由图可知系统的阶跃响应效果比较理想，此时整定的主副回路的参数比较合理。当然， 还可以调整不同的参数组合，以取得满意的输出响应曲线。这是一个反复的实验过程，利用 Simulink 这一便捷的工具具有很大的优势。
图中采用单回路控制的 Simulink 图，其中，q1 为一次扰动，取阶跃信号；q2 为二次扰 动，取阶跃信号；Go2 为副对象；Go1 为主对象；r 为系统输入，取阶跃信号；c 为系统输出， 它连接到示波器上，可以方便地观测输出。 图中的 PID C1 为单回路 PID 控制器，它是按照 PID 原理建立的 Simulink 中的子模块， 其内部结构如下图所示：
PID 控制器模块子系统的参数设置如下图：
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基于串级控制的变风量空调控制系统实验报告
基于串级控制的变风量空调控制系统实验报告
一、引言
本实验旨在研究和设计一种基于串级控制的变风量空调控制系统。
通过对空调系统的温度、湿度等参数进行监测和调节，实现室内空气质量的优化和能耗的降低。
本报告将详细介绍实验的目标、原理、实施过程和结果分析。
二、实验目标
1. 研究串级控制在变风量空调系统中的应用。
2. 设计一个可以自动调节温度和湿度的变风量空调控制系统。
3. 分析系统性能，评估其在节能和室内舒适性方面的效果。
三、原理介绍
变风量空调系统通过改变送风机转速来控制冷热水阀门开度，从而达到调节室内温度和湿度的目的。
而串级控制是指将整个系统划分为多个子系统，并通过层层反馈来实现整体控制。
在本实验中，我们采用了两层串级结构，分别是温度子系统和湿度子系统。
四、实施过程
1. 硬件搭建
我们使用了一台变风量空调系统作为实验平台，包括室内机、室外机、送风机和冷热水阀门等组成部分。
通过传感器获取室内温度和湿度数据，并通过控制器对送风机和冷热水阀门进行控制。
2. 软件设计
我们使用了LabVIEW软件进行系统的设计和编程。
我们根据串级控制的原理，将整个系统划分为温度子系统和湿度子系统。
分别设计了两个PID控制器来对温度和湿度进行调节。
3. 参数调试
在实验过程中，我们对PID控制器的参数进行了调试。
通过反复试验和观察实验结果，逐步优化参数设置，使得系统能够快速响应并稳定运行。
五、实验结果与分析
1. 温度控制效果
实验结果表明，在设定的温度范围内，系统能够准确地维持室内温度稳定在设定值附近。
当环境温度发生变化时，系统能够快速响应并自动调节送风机转速和冷热水阀门开度。
2. 湿度控制效果
实验结果表明，在设定的湿度范围内，系统能够准确地维持室内湿度稳定在设定值附近。
当环境湿度发生变化时，系统能够快速响应并自动调节送风机转速和冷热水阀门开度。
3. 能耗分析
通过对实验数据的统计和分析，我们发现基于串级控制的变风量空调控制系统相比传统控制系统能够更好地节约能源。
由于系统能够根据实际需求自动调节送风机转速和冷热水阀门开度，使得整个空调系统运行更加高效。
六、结论
本实验成功设计并实现了一种基于串级控制的变风量空调控制系统。
通过对温度和湿度进行监测和调节，该系统能够有效提高室内空气质量，并且具有较好的节能效果。
本实验为进一步研究和应用串级控制
在空调领域提供了参考。
七、参考文献
[1] XXXX. 基于串级控制的变风量空调控制方法研究[D]. XXXX大学，XXXX年。
[2] XXXX. 基于LabVIEW的空调控制系统设计与实现[J]. 仪器仪表
学报，XXXX年，第XX卷，第XX期。