恒温恒湿房间的仿真模拟控制实验报告.docx

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恒温恒湿房间的仿真模拟控制实验报告

建筑自动化试验汇报

题目:

恒温恒湿房间仿真模拟控制试验

班级:

建环1302班

姓名:

陈文博

学号:

U15938

指导老师:

徐新华

完成时间:

5月

一、试验目

此次模拟仿真目是要满足在秋（过渡季）、夏、冬三季温湿度控制。

控制对象为温度和湿度,其中湿度为相对湿度,因为温度与相对湿度耦合关系,而且在实际工况中,对温、湿度又有不一样精度要求,所以我们只需要在温湿度中选择其中一个进行精调,另外一个满足一定条件即可。

我们要做工作便是在上述外界环境下,分别对温湿度进行控制。

其中温度控制:

湿度控制:

此次试验关键是利用Matlab中Simulink仿真模型模拟恒温恒湿机组在多种工作环境下运行情况。

在模拟过程中,对于各季环境差异,我们关键考虑是环境温度不一样,即显热负荷差异。

同时,我们假设多种条件下房间内产湿都是相同,这关键是基于室内设备、人员没有改变。

我们需利用Simulink仿真模型模拟恒温恒湿机组在多种工作环境下运行情况,经过仿真试验找到适宜控制策略,实现房间里恒温恒湿控制。

二、试验控制方法

因为所用控制器件惯性及精度影响,极难在第一刻就能使调整后空气温湿度达成要求。

而且处于保护设备和节能角度考虑,我们没有必需总使设备运行在满负载工况下,同时避免在很小区域内因为控制目标波动而是其频繁启停,同时还得兼顾进行微调所能达成幅度,所以依据设备本身参数要求,设定一个适宜粗调区是很关键。

所以,我们试验控制方法是先确定一个适宜房间温湿度粗调区,依据我们所需控制恒温恒湿房间温湿度控制要求:

t=23℃,φ=60%,我们能够确定温度粗调区为:

T=23±1℃,φ=60%±10%,以下图所表示:

粗调使室内温湿度环境满足条件以后,便能够集中对温湿度中一个原因进行调整。

对于温度和湿度控制必需有一个是正确控制,而另外一个则有一个比较宽改变,我们分别经过ctrl_T.m和ctrl_D.m分别完成对温度和湿度正确控制中精调过程。

但在实际Simulink模拟模型中,我们不可能直接将温湿度调整到我们理想控制要求,我们对ctrl_T.m和ctrl_D.m需要不停进行修正,直到得到符合我们试验要求温湿度范围。

三、试验控制算法

1、温度控制实现方法:

因为控制过程最终是给被控器件一个0－1信号,假如是0,则表示该仪器停止运行,假如是1,则表示该仪器运行。

比如,假如要精调温度,我们就以温度作为程序控制根本。

当实测温度与设定温度差大于0.1度时,我们分以下三种情况进行处理:

当实测湿度（相对）与设定值差大于8％,即湿度偏大时,应该开启表冷器进行制冷除湿。

当实测相对湿度与设定值差小于8％,即温度偏高、湿度偏低时,应该开启加湿器和表冷器以同时降温和加湿。

而在二者之间时,说明湿度已经达成了要求,只需要用表冷器降温即可。

一样道理,当实测温度与设定温度差小与0.1度时,也是仿照上面情况分成三种情况进行讨论,在程序中有说明,这里就不赘述了。

需要尤其说明是,我们在控制过程中尤其选定了一个正负0.01度一小段温度范围作为过渡区,在这个区中时候只要湿度在我们许可最大范围内,我们就不用对空气再做任何处理,这么能够节省一部分能量。

同时,介于这个过渡区与粗调区之间就是我们精调区。

处于精调区空气温度已经在设定范围内,我们目标是让它愈加靠近设定值,同时将不再控制范围内湿度控制在设定范围内。

所以,对于处于精调区空气在进行温度处理时,均采取前面积分公式算出需要加热量,然后与7.5Kw加热器进行比较,得到需要在一个周期内加热百分比,然后把这个百分比转换成占空比信号传给加热器。

对于表冷器我们也采取了类似方法。

不一样是,为了简化问题,我们直接利用需要降低温度与表冷器一次降温量进行比较得到需要加热百分比,然后再转换成占空比信号传输给表冷器进行对应动作。

至于加湿器,我们假设它工作周期为150秒（即150秒内只能开启一次）,经过用给定模型进行试验,发觉它在150秒内能够将同温度空气相对湿度增加10％,于是我们直接将需要加湿量与之比较得到一个周期内需要加湿比,再转换成占空比信号传给加湿器。

2、湿度控制实现

湿度控制与温度类似,只是在粗调时候要以湿度为标准,先将湿度调整到我们需要范围内,然后再对温度不一样情况进行对应调整。

在进入精调区后,我们采取加热器和加湿器对湿度进行正确控制。

加热器能够在温度低而湿度大时候达成升温除湿目,而加湿器则只要是当湿度偏低时将湿度拉回设定范围。

具体方法因为和温度控制类似,此处不再详述。

下面绘出试验控制步骤框图:

Simulink程序图:

房间框图:

控制模块:

四、模拟结果

Matlab程序中子程序介绍:

Ctrl:

温湿度粗调程序,将室内房间温湿度可调范围控制早粗调区（Δt=±1℃;Δd=±0.1）。

Ctrl_T:

温度精调程序,将室内房间温湿度改变范围控制在Δt=±0.1℃;Δd=±0.07。

Ctrl_D:

湿度精调程序,将室内房间温湿度改变范围控制在

Δt=±0.6℃;Δd=±0.01。

TDtofai:

由温度,含湿量求得相对湿度程序。

TDtoTsfai:

由温度,含湿量求得湿球温度程序。

TsfaitoTD:

由湿球温度求得该状态下含湿量程序。

1.夏季

1）粗调结果:

设备启停情况:

2）温度精调结果:

设备启停情况:

3）湿度精调结果:

设备启停情况:

2.秋季

1）粗调结果:

设备启停情况:

2）温度精调结果:

设备启停情况:

3）湿度精调结果:

设备启停情况:

3.冬季

1）粗调结果:

设备启停情况:

2）温度精调结果:

设备启停情况:

3）湿度精调结果:

设备启停结果:

五、试验结果分析

1.夏季温湿度调整结果分析:

夏季粗调结果比较符合设定要求,温湿度值被调整到一个合理范围之内,t=24℃,φ=59%,而温度与湿度精调后,即使温湿度单一都能够得到预想控制设计范围,但温湿度对应改变却并没有得到很好对应。

对于温湿度联合控制,因为室外温湿度扰动,温湿度只能说是大致对应,总有温度或者湿度超出了控制范围。

设备启停结果分析:

在粗调时,因为温湿度控制精度很大,所以加热器会频繁启停,对于温度进行调整。

而进入温湿度精调后,我们能够发觉加热器启停频率显著降低,而只用表冷器和加湿器启停来控制温湿度调整。

2.秋季温湿度调整结果分析:

从图中粗调结果图像来看,粗调结果并不理想,温湿度偏移预期控制量很多,这说明在过渡季节,室外环境多变性对于控制系统有很大干扰,往往会造成恒值控制系统不能很好对室内温湿度进行合理控制。

而由温湿度精调控制结果,能够看出,不管是温度精调还是湿度精调,都只有唯一控制参数能够得到很好控制,而其她参数却往往不能很好对应预想控制范围。

设备启停频率与种类差异性大,其中全部加热器都有启停统计,说明温湿度调整过程复杂,室外气象参数多变。

过渡季节温湿度异常原因分析:

过渡季节温湿度出现异常,其原因不外乎以下多个:

1.系统中冷水机组,组合式空调器表冷器制冷能力不足,但再热能力满足要求,其运行结果是温度满足要求但相对湿度偏高。

2.系统中冷水机组,组合式空调器表冷器制冷能力满足要求,但在热能力u=不够,其运行结果是相对湿度满足要求,但温度却偏低。

3.系统中冷水机组,组合是空调器制冷能力和再热能力都满足要求,但运行调试不够完善,不能充足发挥冷水机组,组合式空调器及再热器作用,以致出现要么温度满足要求但相对湿度却偏高,要么相对湿度满足要求但温度却偏低现象。

综合实际Simulink框图,系统不存在再热能力不足,故原因只能是1或者3,实际须看运行设备系统。

3.冬季温湿度调整结果分析:

冬季粗调结果中温度控制极其稳定,而湿度控制却波动加大,但最少在湿度合理控制范围内。

由粗调整设备启停图像,能够看出加热器启停频繁,很好地控制了室内温度,而表冷器与加湿器启停则较为少,但对湿度控制也大致上抵达要求。

而从温湿度精调结果,图像跟秋季控制图像相同,但差异改变范围更为奇怪,温度都能符合很好,相对湿度最高竟然达成75%,可见该控制系统对于冬季湿度控制过程需要进行改善,才能得到很好湿度控制。

六、试验心得

经过这次试验操作与分析,我对于室内环境调整过程以及室内环境自动控制程序有了一个比较清楚了解。

即使试验中Matlab程序和Simulink框图都是老师已经准备好,但我认为经过这次试验分析,我对于Matlab软件了解又加深了一层。

试验中多种程序并不是很复杂,复杂是Simulink框图了解,然而到现在,我对于试验中Simulink框图仍不是很了解,但这并不妨碍我将试验顺利地进行下去,我仍然能够得到试验结果,并做出自己分析。

总来说,经过这个试验,我意识带到了自己在Matlab软件操作上不足以及对于实际问题应与软件处理分析缺点。

在以后学习与硕士活中,我会结合对于基础知识了解,努力填补自己在实际问题分析与计算机软件转化分析方面缺点,加深自己对于建筑自动化专业知识了解。