压缩式制冷机组变频控制策略的研究.pdf

山东建筑大学硕士学位论文 摘 要 近年来随着智能控制理论以及计算机和变频技术的飞速发展，众多学者对压缩式 制冷系统展开深入研究。传统的压缩式制冷机组通常在固定的额定频率下运行，其制 冷量是根据标准工况设计的，虽然可满足最大制冷量的需求，但不具备随工况和热负 荷的变化动态调节制冷量的特性。对压缩式制冷机组采取随工况和热负荷变化而实时 变频控制的策略，不仅能够节省能源而且能够大大的提高室内环境的舒适度。然而， 压缩式制冷系统的特性较为复杂，建立精确的制冷系统模型更加困难，进而制约了大 量依赖于模型的控制策略在压缩式制冷系统的广泛应用。为此，本文从压缩式制冷系 统简单、高效的建模方法着手研究，进而探索压缩式制冷机组高效、稳定的变频控制 策略。本文主要研究内容如下： 首先，本文提出了一种压缩式制冷系统的双输入双输出的鲁棒建模方法。该方法 以压缩机的频率和电子膨胀阀的开度为系统模型的输入量，以蒸发器的蒸发温度和蒸 发器出口制冷剂的过热度为系统模型的输出量，基于单变量间一阶加纯滞后关系的假 设前提，利用最小二乘法从实验数据中辨识模型未知参数，从而建立具有鲁棒性的双 输入双输出的系统模型。辨识模型的实验数据来源于实验室中已搭建的压缩式制冷机 组实验平台。系统模型仿真与实验的比较验证结果表明，所建立的模型能够精确地跟 踪系统的动态响应，具有较强的鲁棒性。 然后，基于所建立的双输入双输出的系统模型，本文提出了一种参数在线调整的 自适应模糊PID 控制策略。基于本文所建立的系统模型参数，利用Ziegler-Nihcols 参 数整定方法，获得PID 三个参数初始值，采用模糊理论的方法对系统的实时运行数据 进行学习，不断更新模糊规则，进而根据系统工况变化实时修正PID 控制器三个参数 值，有效地解决了固定PID 参数控制器对强非线性系统控制效果差的问题。 最后，采用实验的方法测试并且验证控制器的控制性能。通过给定值跟踪实验和 变负荷实验，对所建立的自适应模糊PID 控制器进行测试。结果表明，控制器在系统 工况变化时具有良好的动态特性，控制效果良好。 关键词：压缩式制冷，建模，多变量控制，自适应模糊控制，PID I 山东建筑大学硕士学位论文 ABSTRACT Recently, with the rapid development of intelligent control theory and computer and frequency conversion technology, many scholars have conducted in-depth research on compression refrigeration systems. Traditional compression refrigeration units usually operate at a fixed rated frequency, and their refrigeration capacity is designed according to standard operating conditions. Although it can meet the needs of the maximum cooling capacity, it does not have the characteristics of dynamically adjusting the cooling capacity as the operating conditions and heat loads change. Therefore, the strategy of real-time frequency conversion control for the compression refrigeration unit