空调系统温度的两自由度控制器设计开题报告

1、课题研究的背景：

在空调系统温度控制过程中，如何去判断一个空调系统控制效果的好坏，很大程度和系统的抗干扰能力相关。这就要求空调系统对环境等外在干扰因素的抑制能力加强。

空调系统温度控制中最广泛的还是传统 PID 控制器，传统 PID 控制器为了满 足系统输出温度为设定值温度，利用经验设定了固定的参数，在系统运行过程中参数值是不变的。这样的控制策略忽略了外界干扰因素的影响，不能够使空调系 统具有良好的抑制外界干扰的能力。在温度控制领域广泛应用的 PID 控制器等常规控制器，都只能设定一组控制器参数，属于一自由度控制器。一般来说，如果按干扰抑制特性最优来整定参数，则系统的跟随性能就会差；如果按跟随性能来整定参数，则干扰抑制特性就会不令人满意。所以常规控制器的设计通常采取折中或试凑的办法解决。这样一般能满足大多数控制系统的控制要求，但对高性能温度控制系统而言则难以满足要求。为了解决常规控制器存在的问题Horowitz 提出了两自由度控制器的思想。PID 控制作为最经典和实用的控制器，将二自由度控制理念和 PID 控制器相结合是比较容易实现的，最基本的方法先利用常规的 PID 参数整定方法 调整 PID 三个参数的参数值，使系统的干扰抑制特性达到最佳状态，然后，引入二自由度化系数调整参数，使控制系统能够具有跟随特性的要求。

2、选题的目的、意义：

（1）本课题研究的目标

通过引入自由度化系数，利用自由化系数调整控制器参数，达到即能够使系统具有抗外部干扰的能力，又同时具有跟踪目标值的特性的目的。

（2）本课题需要解决的问题

利用适当的方法，找出两个相互独立的参数，来使控制系统能够满足具有较好的追踪设定值的性能和抑制干扰的性能。

（3）主要特色

本课题通过对空调系统温度控制特性的分析和研究，针对空调系统温度控制中的多个不利因素，从自动控制的角度，设计出能够削弱这些不利因素给空调带来影响的新的控制方法。通过设计新的控制方法，来使空调系统运行控制的品质更优，抗干扰能力更强，从而达到对空调系统节能改造的目的。

1.基本内容和任务要求:

基本内容：经济和科技的迅猛发展不断提升了人们生活的品质。现代各个城市的楼宇建筑成为了人们日常工作、学习和生活的主要活动场所，而空调系统无疑是这些人们活动场所最重要的组成部分之一。在空调已经普遍存在于居民住宅和公共建筑，空调极大的提高了人们室内环境品质，但其高能耗一直备受关注。在全球人类对全球气候的变化越来越敏感的时候，人们已经意识到自然环境在逐步恶化，自然界的生态平衡已经被严重破坏，所以全世界人们也加大了对节能建筑的重视。所以建筑自动化的研究越来越受到业内人士的关注，如何利用自动控制等方法策略尽可能的减少建筑能耗成了当今热门研究方向之一。

主要任务要求：

（1）在查阅文献的基础上，建立空调温度控制系统被控对象的数学模型；

（2）完成空调温度控制系统的两自由度控制系统设计；

（3）在Matlab环境下完成系统仿真；

2.主要预期目标：

（1）开题报告一份；

（2）外文翻译资料（一份），中文文字不少于5000字；

（3）一套完整的仿真程序；

（4）设计计算说明书（一份），说明书不少于1.5万字。

1.研究方法：

（1）查找至少20篇文献资料；

（2）设计说明书设计依据可靠，参数选用合理，计算准确，内容完整，中英文摘要必须做到准确无误。

2.研究步骤：

1、查阅相关资料，外文资料翻译，撰写开题报告

2、相关外文文献资料的阅读与翻译

3、确定空调温度控制系统的被控对象的数学模型

4、设计系统的反馈控制器，并完成仿真

5、撰写毕业论文

6、毕业设计审查、毕业答辩