1、 本科生毕业论文本科生毕业论文( (设计设计) )开题报告书开题报告书 题 目 中央空调末端控制器设计 学生姓名 学 号 专业班级 自动化 07101 班 指导老师 2011 年 3 月 5 日 论文题目 中央空调末端控制器设计 课题目的、意义及相关研究动态： 目 的： 综合运用所学知识，如模拟电子技术 、 数字电子技术 、 自 动控制原理 、 微机原理 、 单片机原理与应用 ，设计一个中央空 调末端控制器。 技术指标 1） 温湿度自动调节功能，空调可调温度控制在 2030，误差控制 在 1以内。相对湿度控制 50%70%RH。 2）空调的工作模式为制冷、制热和待机三种模式。 3）通过外设电子
2、开关可以设置温度。 4）LED 实时显示系统工作模式及系统设定温度。 意 义： 中央空调控制系统的设计对自动化专业的学生而言是与时俱 进、涵盖知识面广的课题。本课题研究的主要内容是学习集中式空 调系统的各个环节，掌握空调系统原理、控制要求及性能指标；通 过热力学和传热学知识，利用机理法创建空调房间数学模型，为控 制方案的确立和控制参数调整奠定基础；利用单回路闭环控制系统 实现空调房间温度控制，并用工程整定法整定 PID 控制器参数以达 到良好效果；利用仿真软件仿真系统有各种干扰信号时的响应特 性；应用智能控制知识设计模糊控制器，并用仿真软件对控制效果 进行仿真研究。 空调系统是现代建筑中的主要
3、设备系统，是楼宇自动控制系统 的主要监控对象之一。空调系统耗能在建筑总能耗中占 40%左右， 通过楼宇自动控制系统实现其节能运行，意义重大。空调控制系统 是要对室内温湿度等参数进行控制，使之很好地跟踪设定值，同时 尽可能减少能源消耗，达到节能的目的。而其对象是不可预知的， 如人员的多少、设备的发热量，空调系统又具有很大的滞后特性， 系统中又有很多的检测、控制点。空调系统在运行过程中，控制系 统要对其进行实时调控，对空调系统的控制系统性能要求较高。所 以要达到很好的控制效果，又要节能，就必须设计一个良好的控制 系统。目前空调系统应用越来越广泛，几乎所有的新建建筑物都有 空调系统，人们对空调舒适度
4、的要求越来越高，同时，由于空调耗 能大，节能问题日益突出，所以研究空调系统的控制具有广泛的意 义。对不同的工程，空调系统虽然有所不同，控制方案也会有所不 同，但其基本的分析方法、原理是相同的。故本次设计对于类似项 目还具有普遍意义。 研究动态： 良好的控制器的设计和控制参数的调节有赖于系统的数学模 型，所以近年来国内外学者都热衷于建立空调系统的模型。早在 1985 年美国学者 ClarkDR 等就已经在 ASHRAE 上发表文章，建立了 送风管道的数学模型。1900 年 Underwood 和 Crawford 合作，依据 非线性控制理论的发展，在大量实验的基础上提出了水加热器的数 学模型。同
5、一时期，Maxwell 也在实验的基础上获得了冷却器的模 型。由于国内外建筑风格、空气参数、空气质量及室内空气控制的 指标要求不同，所以国外对空调系统建立的数学模型不完全适合我 国的空调系统，但是他们建模的一些方法及思想对我们研究空调系 统很有价值。 国内的许多学者也做了大量的的空调建模方面工作。香港理工 大学王盛卫等在 1999 年通过分析空调系统各个环节的热力学特性， 用 RC 模型代替空调系统各个环节的模型，此模型便于实验分析。 南京建筑工程学院的王建明工程师在 2002 年通过对空调房间的热 力学特性分析给出了变风量系统空调房间的数学模型。随着控制系 统的发展，人们开始关注基于现代智能
6、控制理论的各环节模型，建 立了基于人工神经网络的表冷器模型。同济大学孟华老师在 2004 年从热力学和传热传质的基本原理出发，以 TANSYS 为仿真平台， 建立了表冷器的数学模型。 伴随着计算机控制技术的发展，世界上 HVAC-供热通风与空 调工程（Heating Ventilation and Air Conditioning）系统的控 制从五十年代就开始采用气动仪表控制系统，六十年代改进为电动 单元组合仪表，七十年代采用小型专用微型计算机进行集中式控制 系统，直到 1984 年。美国哈特福德市第一幢采用微型计算机集散 式控制系统大厦的出现，标志着智能建筑时代的开始。集散式（即 集中管理，分散控制）自控系统，目前技术趋于成熟，主要技术特 征是采用了 DDC（Direct Digital Control）。 作为控制系统中的主要单元控制器，目前国内外主要采用的是 常规 PID 控制，因其控制简单、实用、成本低、技术成熟、易于实 现、参数调整方便，并
