压缩式冷水机组节能及控制策略研究

摘要

中央空调机组耗电量占建筑用电的60%-70%。在变负荷的工作状态下，空调工作点设定值的选取对节能减耗有重要的作用。同时，压缩式冷水机组具有强耦合、大时滞等特性，在运行过程中容易受到内部或外界的干扰，因此压缩式冷水机组的控制策略也是研究的热点。本文将压缩式冷水机组作为研究对象，对其节能优化方法以及控制策略进行研究。　　文中对压缩式冷水机组的实验平台，相关的热力学定律和压缩式冷水机组的机理进行介绍，分析了冷水机组的工作特性。采集实验数据，建立了压缩式冷水机组的辨识模型。将模型仿真与实验采集的数据进行对比，验证了辨识模型的准确性。　　为提高压缩式冷水机组变负荷情况下的综合能效（COP），提出了一种最小过热度约束的粒子群优化算法。寻找满足制冷需求前提下，能耗最低时蒸发压力以及冷凝压力的设定值。将提出的优化算法与现有优化算法相对比，验证了所提出的优化算法具有更好的节能效果。　　针对多变量系统的强耦合性，设计了有限时间自抗扰解耦控制策略。在自抗扰控制器中引入虚拟控制量，设计了多变量系统的自抗扰解耦控制策略，再对其中的自抗扰控制器进行改进。为提高自抗扰控制器的收敛速度，将其与有限时间控制理论相结合，对扩张状态观测器、反馈控制律的误差项进行改进，提出了有限时间自抗扰控制器。　　为了提高压缩式冷水机组运行的动态性能，使用有限时间自抗扰解耦控制策略对其进行控制。对压缩式冷水机组解耦后，为三个回路分别设计有限时间自抗扰控制器。仿真和实验表明，本文所提出的控制策略能够快速准确地跟踪设定值，具有较好的抗扰性。

目录