恒温恒湿系统变容量控制策略研究及实验
|
摘要
以控制策略为研究内容,以提高系统的控制精度和抗干扰能力为研究目标,本文在课题组已有研究工作的基础上采用先进的控制理论及思想,研究了以PLC为控制核心的多功能恒温恒湿系统的控制策略,并通过实验证明了其可行性。研究内容主要包括以下几个方面:
为实现系统的快速降温和高精度控制,本文探讨了采用PID控制、模糊控制以及自整定模糊控制对系统容量进行控制的机理及可行性,对各种控制策略进行了理论及实验对比,实验结果表明模糊控制的控制效果和抗干扰能力要优于PID控制。
研究了电子膨胀阀流量控制系统及实现方式,运用实验手段,对蒸发器-电子膨胀阀系统的动态特性进行研究。实现了蒸发器过热度的控制,并取得了较好的控制效果。通过对制冷系统起机过程过热度控制进行研究,提出了跟踪控制法的控制策略。
探讨了针对冷库内置风机的扰动,在系统中加入前馈控制,实现反馈-前馈控制。实验结果表明:在正常运行情况下,前馈控制可以增强系统的抗干扰能力,降低风机扰动对库温波动的影响,提高库温的控制品质。
In order to optimize the operation control of refrigeration system, base on constant temperature and humidity cold store, this dissertation has studied the control system of refrigeration aimed at higher control precision of temperature and higher resistibility against disturbing.The control system of cold store based on PLC has been established with advanced control strategy. To be specific, the main work contains several aspects as follows:
The application of frequency conversion and electronic expansion valve (EEV) make it possible to adjust compressor speed quantitatively.PID, fuzzy controller and self-adapting fuzzy controller are used in our control system. Some comparison experimentation between them have been made and the results indicate that fuzzy controller performed rather better.
Equipped and adjusted the electronic expansion valve and the drive circuitry. The dynamic characteristics of evaporator-EEV system are studied using test methods. The experiments on the stability of superheat are carried out, which investigate the superheat control. A new start-up control strategy named tracing control is promoted in this paper.
Considering the disturbing of internal fans, we have finished Feed-forward control based on feedback control system, which improves the capacity of Anti-interference and reduces the temperature fluctuation of the cold store.
为实现系统的快速降温和高精度控制,本文探讨了采用PID控制、模糊控制以及自整定模糊控制对系统容量进行控制的机理及可行性,对各种控制策略进行了理论及实验对比,实验结果表明模糊控制的控制效果和抗干扰能力要优于PID控制。
研究了电子膨胀阀流量控制系统及实现方式,运用实验手段,对蒸发器-电子膨胀阀系统的动态特性进行研究。实现了蒸发器过热度的控制,并取得了较好的控制效果。通过对制冷系统起机过程过热度控制进行研究,提出了跟踪控制法的控制策略。
探讨了针对冷库内置风机的扰动,在系统中加入前馈控制,实现反馈-前馈控制。实验结果表明:在正常运行情况下,前馈控制可以增强系统的抗干扰能力,降低风机扰动对库温波动的影响,提高库温的控制品质。
In order to optimize the operation control of refrigeration system, base on constant temperature and humidity cold store, this dissertation has studied the control system of refrigeration aimed at higher control precision of temperature and higher resistibility against disturbing.The control system of cold store based on PLC has been established with advanced control strategy. To be specific, the main work contains several aspects as follows:
The application of frequency conversion and electronic expansion valve (EEV) make it possible to adjust compressor speed quantitatively.PID, fuzzy controller and self-adapting fuzzy controller are used in our control system. Some comparison experimentation between them have been made and the results indicate that fuzzy controller performed rather better.
Equipped and adjusted the electronic expansion valve and the drive circuitry. The dynamic characteristics of evaporator-EEV system are studied using test methods. The experiments on the stability of superheat are carried out, which investigate the superheat control. A new start-up control strategy named tracing control is promoted in this paper.
Considering the disturbing of internal fans, we have finished Feed-forward control based on feedback control system, which improves the capacity of Anti-interference and reduces the temperature fluctuation of the cold store.
引文
[1]卢士勋杨万枫,冷藏运输制冷设备和技术,北京:机械工业出版社, 2006
[2]隧继学,制冷与食品保藏技术,北京:中国农业大学出版社, 2005
[3]朱瑞琪,制冷装置自动化,西安:西安交通大学出版社,1994
[4]EV1000系列通用变频器用户手册, 2004
[5]马宁孔红, S7-300 PLC和MM440变频器的原理与应用,北京:机械工业出版社,2006
[7]邵裕森,过程控制及仪表,上海:上海交通大学出版社,1997
[8]金国民,恒温恒湿系统控制及果蔬预冷研究:[硕士学位论文],天津:天津大学,2006
[9]张金亮,燃气机热泵流量控制系统研究:[硕士学位论文],天津:天津大学,2006
[10]廖常初, S7-300/400 PLC应用技术,北京::机械工业出版社,2005
[11] SIMATIC S7-300 and M7-300 Programmable Controllers Module Specifi- cations, Reference Manual ,Edition ,2001-10
[12]西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团,SIMATIC STEP V5.2使用手册, 2003
[13]苏昆哲主编,深入浅出西门子WinCC V6.0,北京:北京航空航天大学出版社,2004
[14]刘守江,制冷空调设备及数字电路维修技术,西安:西安电子科技大学出版社, 2003
[15]陈文勇,蒸发器过热度稳定性机理和智能控制:[博士学位论文],西安;西安交通大学,1999
[16]刘曙光魏俊民竺志超,模糊控制技术,北京:中国纺织出版社,2001
[17]曾飞燕喻寿益,基于PLC的可调参数模糊控制的实现,广东技术师范学院学报,2005,6:9~11
[18]田媛刘振娟,模糊控制在SIEMENS PLC系统中的实现,自控工程设计,2005,72~75
[19]张宇等,基于S7-300PLC的电加热模糊控制编程实现,南昌大学学报,2005,3:59~63
[20]王志凯郭宗仁李琰,用PLC实现模糊控制的两种程序设计方法,工业控制计算机,2002,15(2):61~63
[21]朱瑞琪田怀璋,电子膨胀法调节规律的确定方法,流体工程,1993,21(1):55~59
[22]陈芝久蒋文强,制冷蒸发器与热力膨胀阀调节回路的稳定性分析,上海交通大学学报,1990,24(2):58~65
[23]陈佑华陈芝久,基于实时优化的制冷系统装置特性试验研究,流体机械,2003,7:39~54
[24]陈佑华陈芝久,基于自适应PID算法的制冷装置实时控制,上海交通大学学报,2003,37(9):1410~1415
[25]孙文喆陈芝久,中型蒸汽压缩制冷系统控制特性试验研究,暖通空调,2001,31(6):8~10
[26]陈文勇等,制冷系统启动过程电子膨胀阀的控制,上海交通大学学报,2002,36(2):210~213
[27]功率步进电动机的驱动编写组编,功率步进电动机的驱动,北京:机械工业出版社,1984
[28]童莉葛,变转速制冷系统电子膨胀阀控制特性和控制策略研究,[博士学位论文],北京:北京科技大学,2004
[29]吴波,制冷机变速调节和电子膨胀阀开度协调控制的研究,[硕士学位论文],北京:北京科技大学,2004
[30]赵蕾,变频热泵房间空调器的工质替代及动态特性研究,[博士学位论文],西安:西安建筑科技大大学,2001
[31]刘松,船舶冷藏集装箱变频节能研究,[硕士学位论文],上海:上海海运学院,2004
[32]景占杰,按真实过热度实施流量控制的控制器研究及应用试验研究,[硕士学位论文],西安:西安交通大学,2000
[33]吴志红,电子膨胀阀与热力膨胀阀用于冷库控制的对比性研究,[硕士学位论文],上海:上海理工大学,2000
[34]杨亮,以压缩机排气温度为控制参数的电子膨胀阀流量控制系统的研究,[硕士学位论文],西安:西安交通大学,2000
[35]谢家泽,制冷系统多输入多输出模型及解耦控制,[硕士学位论文],西安:西安交通大学,2001
[36]秦蔚李美玲蔡祖恢,非共沸混合制冷剂水平管内流动沸腾换热研究综述,技术专题,36~41
[40]张良俊吴静怡王如竹,充注量对小型热泵热水器性能影响的实验及分析,上海交通大学学报,2005,8,34~38
[41]林瑞泰,沸腾换热,北京:科学出版社,1988
[42]袁新宇祝和云,模糊预测前馈控制,自动化技术及应用,2002,21(5),14~15
[43]王哲魏晓燕,前馈控制系统的补偿方案及应用,江西化工,2003,4,182~185
[44]陶永华尹怡欣等,新型PID控制及其理论,北京:机械工业出版社,1998
[45]李士勇,模糊控制和智能控制理论和应用,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1991
[2]隧继学,制冷与食品保藏技术,北京:中国农业大学出版社, 2005
[3]朱瑞琪,制冷装置自动化,西安:西安交通大学出版社,1994
[4]EV1000系列通用变频器用户手册, 2004
[5]马宁孔红, S7-300 PLC和MM440变频器的原理与应用,北京:机械工业出版社,2006
[7]邵裕森,过程控制及仪表,上海:上海交通大学出版社,1997
[8]金国民,恒温恒湿系统控制及果蔬预冷研究:[硕士学位论文],天津:天津大学,2006
[9]张金亮,燃气机热泵流量控制系统研究:[硕士学位论文],天津:天津大学,2006
[10]廖常初, S7-300/400 PLC应用技术,北京::机械工业出版社,2005
[11] SIMATIC S7-300 and M7-300 Programmable Controllers Module Specifi- cations, Reference Manual ,Edition ,2001-10
[12]西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团,SIMATIC STEP V5.2使用手册, 2003
[13]苏昆哲主编,深入浅出西门子WinCC V6.0,北京:北京航空航天大学出版社,2004
[14]刘守江,制冷空调设备及数字电路维修技术,西安:西安电子科技大学出版社, 2003
[15]陈文勇,蒸发器过热度稳定性机理和智能控制:[博士学位论文],西安;西安交通大学,1999
[16]刘曙光魏俊民竺志超,模糊控制技术,北京:中国纺织出版社,2001
[17]曾飞燕喻寿益,基于PLC的可调参数模糊控制的实现,广东技术师范学院学报,2005,6:9~11
[18]田媛刘振娟,模糊控制在SIEMENS PLC系统中的实现,自控工程设计,2005,72~75
[19]张宇等,基于S7-300PLC的电加热模糊控制编程实现,南昌大学学报,2005,3:59~63
[20]王志凯郭宗仁李琰,用PLC实现模糊控制的两种程序设计方法,工业控制计算机,2002,15(2):61~63
[21]朱瑞琪田怀璋,电子膨胀法调节规律的确定方法,流体工程,1993,21(1):55~59
[22]陈芝久蒋文强,制冷蒸发器与热力膨胀阀调节回路的稳定性分析,上海交通大学学报,1990,24(2):58~65
[23]陈佑华陈芝久,基于实时优化的制冷系统装置特性试验研究,流体机械,2003,7:39~54
[24]陈佑华陈芝久,基于自适应PID算法的制冷装置实时控制,上海交通大学学报,2003,37(9):1410~1415
[25]孙文喆陈芝久,中型蒸汽压缩制冷系统控制特性试验研究,暖通空调,2001,31(6):8~10
[26]陈文勇等,制冷系统启动过程电子膨胀阀的控制,上海交通大学学报,2002,36(2):210~213
[27]功率步进电动机的驱动编写组编,功率步进电动机的驱动,北京:机械工业出版社,1984
[28]童莉葛,变转速制冷系统电子膨胀阀控制特性和控制策略研究,[博士学位论文],北京:北京科技大学,2004
[29]吴波,制冷机变速调节和电子膨胀阀开度协调控制的研究,[硕士学位论文],北京:北京科技大学,2004
[30]赵蕾,变频热泵房间空调器的工质替代及动态特性研究,[博士学位论文],西安:西安建筑科技大大学,2001
[31]刘松,船舶冷藏集装箱变频节能研究,[硕士学位论文],上海:上海海运学院,2004
[32]景占杰,按真实过热度实施流量控制的控制器研究及应用试验研究,[硕士学位论文],西安:西安交通大学,2000
[33]吴志红,电子膨胀阀与热力膨胀阀用于冷库控制的对比性研究,[硕士学位论文],上海:上海理工大学,2000
[34]杨亮,以压缩机排气温度为控制参数的电子膨胀阀流量控制系统的研究,[硕士学位论文],西安:西安交通大学,2000
[35]谢家泽,制冷系统多输入多输出模型及解耦控制,[硕士学位论文],西安:西安交通大学,2001
[36]秦蔚李美玲蔡祖恢,非共沸混合制冷剂水平管内流动沸腾换热研究综述,技术专题,36~41
[40]张良俊吴静怡王如竹,充注量对小型热泵热水器性能影响的实验及分析,上海交通大学学报,2005,8,34~38
[41]林瑞泰,沸腾换热,北京:科学出版社,1988
[42]袁新宇祝和云,模糊预测前馈控制,自动化技术及应用,2002,21(5),14~15
[43]王哲魏晓燕,前馈控制系统的补偿方案及应用,江西化工,2003,4,182~185
[44]陶永华尹怡欣等,新型PID控制及其理论,北京:机械工业出版社,1998
[45]李士勇,模糊控制和智能控制理论和应用,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1991