[發明專利]公共建筑變風量空調末端自主調適控制器及方法在審
| 申請號: | 202011640223.6 | 申請日: | 2020-12-31 |
| 公開(公告)號: | CN112833524A | 公開(公告)日: | 2021-05-25 |
| 發明(設計)人: | 歷秀明;韓宗偉;紀強 | 申請(專利權)人: | 東北大學 |
| 主分類號: | F24F11/74 | 分類號: | F24F11/74;F24F11/62;F24F11/50;F24F11/58 |
| 代理公司: | 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109 | 代理人: | 梁焱 |
| 地址: | 110819 遼寧*** | 國省代碼: | 遼寧;21 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 公共建筑 風量 空調 末端 自主 調適 控制器 方法 | ||
1.一種公共建筑變風量空調末端自主調適控制器,其特征在于:包括電源模塊、CPU、模擬信號輸入輸出模塊、RS485通訊接口模塊、以太網通訊接口模塊、LCD觸摸屏;模擬信號輸入輸出模塊、RS485通訊接口模塊、以太網通訊接口模塊、LCD觸摸屏分別連接在CPU上,電源模塊為其他各模塊提供電源;
所述RS485通訊接口模塊支持Modbus RTU和PPI串口協議,用于連接具有RS485接口的空調房間溫控器或室內溫度傳感器,采集房間室溫設定值和測量值;
所述模擬信號輸入輸出模塊與變風量末端風閥執行器、監測風量的風壓傳感器、送風溫度傳感器進行連接;
所述以太網通訊接口模塊與相鄰房間的同類變風量空調末端自主調適控制器或空調機組控制器進行連接,共享對應末端風閥閥位信息;
所述LCD觸摸屏用于手動設定出廠及預調試參數,手動輸入VAV空調末端房間體積、配置與第三方設備的通訊參數信息;
所述CPU根據實時采集的送風量、送風溫度、室溫設定及其測量值、風閥執行器閥位反饋,根據室溫調控動態模型與PI控制器參數之間的關系在線計算VAV空調末端室溫PI控制器調節參數,具體方法如下:
根據質量和能量守恒方程,得到調控中室溫動態變化與系統調節量之間的物理關系為:
其中,ρr表示空氣密度;Cp表示定壓比熱容;Vr表示房間體積;Tr表示室溫;ρsup和ρout分別表示送風空氣密度和排風空氣密度;Gsup和Gout分別表示送風量和排風量;Tsup表示送風溫度;QL表示房間瞬時顯熱負荷;
在變風量調節下,將式(1)轉化為:
其中,β表示排出房間風量與送入房間風量比值;
考慮到室溫動態調節中,因改變空調房間送風量會引起室溫的變化;假設在當前時刻之前室溫在其設定范圍內波動,則當前時刻的室溫變化量認定為室溫測量值與其設定值的偏差;
ΔTr=Tr(t)-Tsp (3)
ΔQL=ΔQL(t)-QL(tsp) (4)
ΔGsup=Gsup(t)-Gsup(tsp) (5)
其中,tsp表示室溫滿足設定值的時刻;Tsp表示空調房間室溫設定值;QL表示房間瞬時顯熱負荷;
當室溫在其設定值附近波動時,認為變風量末端向房間的供冷量等于此時的瞬時負荷,于是式(1)表示為:
將式(6)代入式(1),得到:
當室溫在其設定范圍內波動時,在單個控制周期內ΔGsupΔTr變化很小,予以忽略,則式(7)整理為狀態空間方程表達形式:
其中,
轉換為對應的傳遞函數為:
對于如式(11)所示的傳遞函數,對應的PI控制器參數整定公式如式(12)所示;
其中,K表示比例系數;τ表示純滯后時間系數;T表示慣性時間常數;Kp表示整定公式中的比例系數;Ki表示積分系數;
根據式(10)與式(11)的對應關系,再根據式(12),計算出PI控制器參數整定結果。
2.根據權利要求1所述的公共建筑變風量空調末端自主調適控制器,其特征在于:所述模擬信號輸入輸出模塊包括1路用于連接送風溫度傳感器的PT100信號、1路用于連接監測風量的風壓傳感器的4~20mA信號、1路用于連接變風量末端風閥執行器閥位反饋的0~10V模擬信號輸入信號和1路用于連接變風量末端風閥執行器閥位設定的0~10V模擬信號輸出信號。
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