低溫輻射地暖溫控器的開發(fā)研究

【摘要】： 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和現(xiàn)代生活水平的迅速提高,低溫地板輻射采暖技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用,成為人們首選的采暖方式。溫度控制作為影響低溫地板輻射采暖效果的主要因素,已成為暖通行業(yè)及控制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。 本文采用具有理論和實(shí)際意義的Fuzzy-PID和預(yù)測(cè)模糊控制方法,研究了低溫地板輻射采暖溫度控制算法,設(shè)計(jì)出低溫地板輻射采暖溫控器,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 首先,利用傳熱學(xué)的基本原理,依據(jù)直通式地板散熱器的結(jié)構(gòu),建立了簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,研究了系統(tǒng)的不同參數(shù)對(duì)低溫地板輻射采暖系統(tǒng)的影響,針對(duì)不同特性參數(shù)做了MATLAB模擬仿真,得出各種情況下房間內(nèi)溫度的分布,總結(jié)出低溫地板輻射采暖系統(tǒng)的一些規(guī)律。 其次,針對(duì)數(shù)字PID控制難以適應(yīng)非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化,不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)調(diào)節(jié)等問題,本文研究了參數(shù)自整定Fuzzy-PID控制,通過模糊規(guī)則調(diào)節(jié)PID的三個(gè)參數(shù),仿真結(jié)果表明該方法能較好的解決數(shù)字PID控制對(duì)被控對(duì)象的依賴性強(qiáng)、抗干擾能力弱的問題;利用T-S模型對(duì)輸入受限的非線性和時(shí)滯系統(tǒng)進(jìn)行建模,研究應(yīng)用了預(yù)測(cè)模糊控制,將輸入約束變成線性矩陣不等式形式。仿真結(jié)果表明方法的有效性。 最后,研制了低溫地板輻射采暖模擬實(shí)驗(yàn)裝置,并采用freescale單片機(jī)設(shè)計(jì)制作了低溫地板輻射采暖溫控器,將所提出的Fuzzy-PID控制方法應(yīng)用于溫控器的軟件編程中,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分證明了本文設(shè)計(jì)的溫控器提高了系統(tǒng)控制精度,優(yōu)化了系統(tǒng)性能,保證低溫地板輻射采暖系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。 【關(guān)鍵詞】：低溫地板輻射采暖 溫度控制 單片機(jī) Fuzzy-PID 參數(shù)自調(diào)整 預(yù)測(cè)模糊
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TP273.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 課題的來源及意義11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展與研究動(dòng)態(tài)11-13
• 1.2.1 國(guó)外發(fā)展與研究動(dòng)態(tài)11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展與研究動(dòng)態(tài)12-13
• 1.3 地板輻射采暖的節(jié)能原理13-14
• 1.4 控制理論在采暖領(lǐng)域的進(jìn)展14-18
• 1.4.1 溫度控制技術(shù)的發(fā)展14
• 1.4.2 PID 控制14-15
• 1.4.3 模糊控制15
• 1.4.4 模糊PID 控制15-16
• 1.4.5 預(yù)測(cè)控制16
• 1.4.6 預(yù)測(cè)模糊控制16-18
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容18
• 1.6 本文所做的工作18-20
• 第2章 直通式地板輻射采暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立20-30
• 2.1 數(shù)學(xué)模型的建立20-25
• 2.1.1 直通式地面散熱器的結(jié)構(gòu)20-21
• 2.1.2 模型假設(shè)21
• 2.1.3 傳熱模型的建立21-23
• 2.1.4 室外溫度對(duì)室內(nèi)溫度的影響23
• 2.1.5 供水流量對(duì)房間溫度的影響23-24
• 2.1.6 建筑輔助結(jié)構(gòu)的熱損耗.24-25
• 2.2 模型仿真25-28
• 2.2.1 室溫升溫特性26
• 2.2.2 供水流量的影響26-27
• 2.2.3 供水溫度的影響27-28
• 2.2.4 外界環(huán)境的影響28
• 2.3 本章小結(jié)28-30
• 第3章 模糊PID 與預(yù)測(cè)模糊控制30-43
• 3.1 模糊PID 控制30-35
• 3.1.1 模糊PID 原理30-32
• 3.1.2 模糊PID 在溫度控制中的應(yīng)用32-35
• 3.2 預(yù)測(cè)模糊控制35-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第4章 溫控器的軟硬件設(shè)計(jì)43-58
• 4.1 溫控器的硬件結(jié)構(gòu)43-44
• 4.2 溫控器的主要功能模塊44-51
• 4.2.1 LCD 顯示界面與功能設(shè)置44-46
• 4.2.2 信號(hào)檢測(cè)電路46-47
• 4.2.3 A/D 位數(shù)的選擇47-49
• 4.2.4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路49-50
• 4.2.5 無線傳輸模塊50
• 4.2.6 控制執(zhí)行模塊50-51
• 4.2.7 電源轉(zhuǎn)換及保護(hù)模塊51
• 4.3 溫控器的軟件設(shè)計(jì)51-57
• 4.3.1 主程序說明52
• 4.3.2 控制算法子程序52
• 4.3.3 D51302 子程序和無線收發(fā)子程序52
• 4.3.4 A/D 轉(zhuǎn)換子程序52-53
• 4.3.5 按鍵子程序53-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 溫控系統(tǒng)的模擬及控制實(shí)驗(yàn)58-69
• 5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>58
• 5.2 低溫地板輻射采暖系統(tǒng)模擬裝置的設(shè)計(jì)58-62
• 5.2.1 模擬裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)58-60
• 5.2.2 模擬裝置監(jiān)控電路的設(shè)計(jì)60-62
• 5.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容62-63
• 5.3.1 室溫隨時(shí)間變化的關(guān)系.62
• 5.3.2 流量與室溫之間的關(guān)系.62
• 5.3.3 環(huán)境溫度與室溫之間的關(guān)系62-63
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析63-67
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集63
• 5.4.2 室溫隨時(shí)間的變化關(guān)系.63
• 5.4.3 室溫隨供水的變化關(guān)系.63-64
• 5.4.4 室溫與環(huán)境溫度之間的關(guān)系64-65
• 5.4.5 溫控器分時(shí)段控制的效果65-66
• 5.4.6 溫控器性能測(cè)66-67
• 5.4.7 控制方法對(duì)比67
• 5.5 本章小結(jié)67-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果75-76
• 致謝76-77
• 作者簡(jiǎn)介77

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