空调温度控制系统.docxVIP

目录

第一章过程控制课程设计任务书…………………2

一、设计题目……………………2

二、工艺流程描述………………2

三、主要参数……………………2

四、设计内容及要求……………3

第二章空调温度控制系统得数学建模……………4

一、恒温室得微分方程…………4

二、热水加热器得微分方程……………………6

三、敏感元件及变送器微分方程………………7

四、敏感元件及变送器微分特性………………8

五、执行器特性…………………8

第三章空调温度控制系统设计……………………9

一、工艺流程描述………………9

二、控制方案确定………………10

三、恒温室串级控制系统工作过程……………13

四、元器件选择…………………13

第四章单回路系统得MATLAB仿真………………17

第五章设计小结……………………19

过程控制课程设计任务书

一、设计题目:空调温度控制系统得建模与仿真

二、工艺过程描述

设计背景为一个集中式空调系统得冬季温度控制环节,简化系统图如附图所示。

系统由空调房间、送风道、送风机、加热设备及调节阀门等组成。为了节约能量,利用一部分室内循环风与室外新风混合,二者得比例由空调工艺决定,并假定在整个冬季保持不变。用两个蒸汽盘管加热器1SR、2SR对混合后得空气进行加热,加热后得空气通过送风机送入空调房间内。本设计中假设送风量保持不变。

设计主要任务就是根据所选定得控制方案,建立起控制系统得数学模型,然后用MATLAB对控制系统进行仿真,通过对仿真结果得分析、比较,总结不同得控制方式与不同得调节规律对室温控制得影响。

三、主要参数

(1)恒温室:

不考虑纯滞后时:

容量系数C1=1(千卡/OC)

送风量G=20(㎏/小时)

空气比热c1=0、24(千卡/㎏·OC)

围护结构热阻r=0、14(小时·OC/千卡)

(2)热水加热器ⅠSR、ⅡSR:

作为单容对象处理,不考虑容量滞后。

时间常数T4=2、5(分)

放大倍数K4=15(OC·小时/㎏)

(3)电动调节阀:

比例系数K3=1、35

(4)温度测量环节:

按比例环节处理,比例系数K2=0、8

(5)调节器:

根据控制系统方案,可采用PI或PID调节规律。调节器参数按照过程控制系统工程整定原则,结合仿真确定。

四、设计内容及要求

1、过程建模

用机理分析法分别建立上述各环节得数学模型。

2.系统设计

分别按单回路系统与串级系统方案构成控制系统,画出控制工艺图与系统方块图。

3.调节器参数整定

用MATLAB仿真手段,按过程控制系统调节器参数工程整定方法确定单回路系统控制器参数。

4.仿真分析

对单回路系统,以加热器ⅡSR热水流量变化为主要干扰,在阶跃干扰作用下,通过仿真,分析比较调节器参数变化对系统得影响。

5.串级控制系统仿真(选)

用MATLAB仿真手段,按过程控制系统调节器参数工程整定方法确定串级系统控制器参数,并对干扰进行仿真分析,与单回路系统比较。

6、设计报告

主要包括:

机理分析建模过程

分析工艺流程,确定控制方案,画出控制流程图、方框图,说明其工作原理。

用MATLAB仿真实现单回路系统调节器参数整定得过程

单回路系统得MATLAB仿真

串级系统得MATLAB仿真(选)

单回路系统与串级系统得MATLAB仿真比较(选)

设计小结

空调温度控制系统得数学建模

一、恒温室得微分方程

为了研究上得方便,把图所示得恒温室瞧成一个单容对象,在建立数学模型,暂不考虑纯滞后。

1.微分方程得列写

根据能量守恒定律,单位时间内进入恒温室得能量减去单位时间内由恒温室流出得能量等于恒温室中能量蓄存得变化率。即

上述关系得数学表达式就是:

(2-1)

式中—恒温室得容量系数(包括室内空气得蓄热与设备与维护结构表层得蓄热)

(千卡/);

—室内空气温度,回风温度();