太阳能新风测控系统的智能控制设计

【摘要】： 在当前社会可持续发展的背景下,出现了越来越多的公共建筑,如购物中心、大型体育馆、展览馆、影剧院等。这类建筑具有占地面积大、空间广、空气品质要求高,区域应用功能复杂、区域间无隔断、人员密集、流动性大等特点。对于此类建筑的空调系统,能源消耗极大。在当前社会能源紧张和政府大力倡导使用可再生资源条件下,本文引入太阳能新风测控系统,利用太阳能作为新能源解决日益紧张的能源供应矛盾。 本论文研究内容来源于实际科研项目,以构建新风空调测控系统为目标,具体研究了智能控制技术在空调领域中的应用,设计了基于CAN总线的智能测控系统的解决方案。本文在具体分析新风空调系统的结构和工作模式的基础上,细化了系统的测控需求。针对新风系统的运行、结构特点,完成了测控系统整体设计,提出了传感器、执行器和CAN总线系统设备的选型方案,并搭建了太阳能新风测控系统实验平台。在此基础上,根据太阳能新风测控系统的热力学特性,以及实验数据,构建了系统的数学模型并进行仿真,最终实现太阳能新风测控系统的智能控制。 传统PID控制,一般是单变量的控制系统,而现实的系统都是复杂性系统,受到多方面因素的制约,需要更高的控制策略一智能控制。本论文结合太阳能新风测控系统的特性,对传统的PID控制,模糊控制,模糊PID控制,神经网络控制进行对比和研究,最终选择模糊控制作为太阳能新风测控系统的太阳能直接供风模式,边蓄热边供热模式,蓄热槽直接供热模式的智能控制算法,比较好地实现了系统设计的需求。 【关键词】：太阳能 相变蓄热 CAN总线 模糊控制 PID 神经网络
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题背景10
• 1.2 太阳能新风测控系统10-11
• 1.3 智能控制技术11-12
• 1.4 CAN现场总线技术概述12-13
• 1.5 本文主要研究内容与工作13-14
• 1.6 本章小结14-15
• 第二章 智能控制算法比较与选择15-29
• 2.1 模糊控制16-24
• 2.1.1 模糊控制系统16-17
• 2.1.2 变量选择与论域分割17-18
• 2.1.3 隶属度函数的型式18-19
• 2.1.4 模糊控制规则19-21
• 2.1.5 模糊推论及解模糊化21-24
• 2.2 神经网络24-26
• 2.2.1 神经元模型24-25
• 2.2.2 常用神经元网络结构25-26
• 2.3 遗传算法26-28
• 2.3.1 遗传算法特点27
• 2.3.2 遗传算法应用领域27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 太阳能新风测控系统原理及需求分析29-39
• 3.1 太阳能新风测控系统构成及工作原理29-32
• 3.1.1 工作原理29-30
• 3.1.2 系统构成30-32
• 3.2 太阳能新风测控系统的需求分析32-38
• 3.2.1 太阳能新风测控系统集热部分的控制需求32-33
• 3.2.2 太阳能新风测控系统蓄热部分的控制需求33-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第四章 太阳能新风测控系统硬件平台39-47
• 4.1 太阳能新风测控系统硬件结构39-40
• 4.2 主要物理量参数的测量与控制40-42
• 4.2.1 温度检测40
• 4.2.2 压力检测40
• 4.2.3 流量检测40-41
• 4.2.4 球阀执行器控制及状态检测41
• 4.2.5 执行机构41-42
• 4.3 ICAN功能模块42-45
• 4.3.1 ICAN系列功能模块工作原理42-43
• 4.3.2 ICAN系列功能模块基本参数43-44
• 4.3.3 ICAN系列功能模块CAN总线连接44-45
• 4.4 PC-CAN接口卡选型45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第五章 太阳能新风测控系统的系统仿真47-57
• 5.1 太阳能新风测控系统模型的介绍47
• 5.2 太阳能新风测控系统的模型构建47-49
• 5.3 MATLAB模糊工具箱概述49-53
• 5.3.1 MATLAB优势49-52
• 5.3.2 MATLAB常用工具箱52-53
• 5.4 太阳能新风测控系统的控制结构图53
• 5.5 隶属度函数的构建53-54
• 5.5 规则库54
• 5.6 解模糊的方法54-55
• 5.7 循环水的流量与进出口水温的温差函数曲线拟合55
• 5.8 仿真结果55-56
• 5.9 本章小结56-57
• 第六章 太阳能新风测控系统的模糊控制算法57-70
• 6.1 太阳能全供热模式的控制算法设计57-61
• 6.1.1 太阳能新风系统全供热模式图57
• 6.1.2 模糊变量的选取57-58
• 6.1.3 模糊论域的确定58
• 6.1.4 模糊变量的隶属度函数58-59
• 6.1.5 模糊控制规则的制定59
• 6.1.6 解模糊方法的确定59-60
• 6.1.7 实验结果及算法改进60-61
• 6.2 蓄热槽全供热模式的控制算法设计61-65
• 6.2.1 太阳能新风测控系统蓄热槽供热模式的系统图61
• 6.2.2 模糊变量的选取61
• 6.2.3 模糊论域的确定61-62
• 6.2.4 模糊变量的隶属度函数62-63
• 6.2.5 模糊控制规则的制定63
• 6.2.6 解模糊方法的确定63-64
• 6.2.7 实验结果及算法改进64-65
• 6.3 太阳能边供热边蓄热模式控制算法设计65-69
• 6.3.1 太阳能新风测控系统太阳能边供风边蓄热模式图65
• 6.3.2 模糊变量的选取65-66
• 6.3.3 模糊论域的确定66
• 6.3.4 模糊变量的隶属度函数66-68
• 6.3.5 模糊控制规则的制定68
• 6.3.6 解模糊方法的确定68
• 6.3.7 实验结果及算法改进68-69
• 6.4 本章小结69-70
• 第七章 总结与展望70-72
• 参考文献72-74
• 致谢74-75
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录75

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