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文檔簡介
1、暖通空調(diào)系統(tǒng)與人們的生產(chǎn)和生活密不可分,一方面暖通空調(diào)系統(tǒng)給人們提供了舒適的工作和生活環(huán)境,另一方面保障了對建筑環(huán)境有特殊需求的生產(chǎn)工藝的正常運行,與此同時也帶來了巨大的能源消耗,加劇了能源緊張形式。降低暖通空調(diào)系統(tǒng)尤其是建筑環(huán)境冷熱源系統(tǒng)能耗、提高系統(tǒng)運行管理水平是大勢所趨,解決這一問題的關鍵是系統(tǒng)自動控制技術,而隨著暖通空調(diào)系統(tǒng)新技術、新能源技術、可再生能源利用技術的發(fā)展,為滿足社會發(fā)展和科技進步的需求,冷熱源系統(tǒng)形式在朝著多元化、
2、大型化和復雜化的方向發(fā)展,這就對控制系統(tǒng)提出了更高的要求。
在控制系統(tǒng)實施的常規(guī)方式下,需要自控專業(yè)人員、暖通空調(diào)專業(yè)人員、施工人員及控制設備生產(chǎn)廠家密切配合,而且實施的過程繁雜、制約因素眾多且難以有效地全程監(jiān)管,另外自控系統(tǒng)難以開放的體系架構(gòu),導致運行維護復雜且需由專業(yè)人員完成。這些因素都使得自控系統(tǒng)難以很好適應建筑環(huán)境冷熱源系統(tǒng)的需求,無法保證自控系統(tǒng)的實施效果,也就不可能使節(jié)能效益最大化。論文研究開發(fā)了一種基于自組態(tài)技術
3、的建筑環(huán)境冷熱源通用控制系統(tǒng),這種控制系統(tǒng)的典型特征就是“自組態(tài)”、“通用性”和“全開放”。“自組態(tài)”技術不同于常規(guī)控制系統(tǒng)的組態(tài)技術,借助該技術暖通空調(diào)的相關技術人員可以在無需借助任何專業(yè)工具(如控制軟件開發(fā)平臺、仿真器、編程器等),無需編寫一行程序代碼,就可以輕而易舉構(gòu)建冷熱源的自控系統(tǒng);“通用性”則使這種體系架構(gòu)幾乎適應任意的冷熱源系統(tǒng),其控制算法和控制策略是通用的,控制器及其配套控制軟件是通用的,甚至控制柜也是通用的;“全開放”
4、通用控制系統(tǒng)相對于常規(guī)控制系統(tǒng)而言,是一種基于參數(shù)化的體系,而所有參數(shù)均可以任意設置修改。
論文研究從建立冷熱源系統(tǒng)通用物理模型開始,深入研究了自由度理論在冷熱源系統(tǒng)中的應用,建立了通用控制系統(tǒng)特有的控制組件數(shù)據(jù)模型,對冷熱源系統(tǒng)的控制算法和控制策略做了詳細探討,在此基礎上開發(fā)了基于Cortex M3內(nèi)核32位的控制器主板和I/O數(shù)據(jù)擴展板,以及相應的控制軟件。研究的主要內(nèi)容包括:
(1)從構(gòu)建冷熱源系統(tǒng)簡單物理模型
5、三要素開始,課題研究引入了表達設備間連接關系和設備是否存在的“連接關系虛擬轉(zhuǎn)換開關”和“存在關系虛擬轉(zhuǎn)換開關”,借助這兩個虛擬轉(zhuǎn)換開關和要素數(shù)量構(gòu)建了冷熱源“標準子系統(tǒng)物理模型”,而標準子系統(tǒng)物理模型的組合最終確立了冷熱源通用物理模型,課題對此模型進行了檢驗;
(2)論文將自由度理論引入建筑環(huán)境冷熱源的控制系統(tǒng)中,詳細討論了自由度對于冷熱源系統(tǒng)控制回路通用構(gòu)建方法的重要性,明確了冷熱源通用物理模型中任意子系統(tǒng)的自由度為2,并詳
6、細研究了控制回路控制變量與操作變量的確定,自由度理論的研究為通用控制系統(tǒng)的研究奠定了堅實的理論基礎;
(3)“自組態(tài)技術”是冷熱源通用控制系統(tǒng)的核心技術,而“控制組件”則是該技術實現(xiàn)的關鍵。將工藝設備及控制元件的工藝屬性、控制屬性及方法封裝在一起的數(shù)據(jù)模型就是控制組件對象,控制組件使得工藝設備在具備增加了控制屬性而控制元件增加了工藝屬性,在通用控制系統(tǒng)中它們就是構(gòu)建通用控制系統(tǒng)的“積木”,自組態(tài)就是設置這些控制組件的屬性和方法
7、,單獨的控制組件可以編組,編組的控制組件組合成系統(tǒng)級別的組件??刂平M件將冷熱源工藝系統(tǒng)與自控系統(tǒng)完美融合,構(gòu)建出完美的控制系統(tǒng)。論文對冷熱源系統(tǒng)的各種組件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都做了詳細的說明。
(4)控制算法和控制策略對于控制系統(tǒng)實施效果有著決定性的作用。針對冷熱源系統(tǒng)的多變量、非線性、大時滯、大容量的特點,研究了適合冷熱源系統(tǒng)的通用控制算法;經(jīng)過深入研究,提出適合冷熱源系統(tǒng)的通用控制策略,包括系統(tǒng)啟動策略、停機策略、回路連續(xù)控制策略、加
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