恒溫恒濕房間的仿真模擬控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告

建筑自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：恒溫恒濕房間的仿真模擬控制實(shí)驗(yàn)班級(jí)：建環(huán)1302班姓名：陳文博學(xué)號(hào)：U201315938指導(dǎo)教師：徐新華完成時(shí)間：2016年5月實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋敬文M仿真的目的是要滿足在秋（過(guò)渡季）、夏、冬三季的溫濕度控制?？刂茖?duì)象為溫度和濕度，其中濕度為相對(duì)濕度，因?yàn)闇囟扰c相對(duì)濕度的耦合關(guān)系，而且在實(shí)際工況中，對(duì)溫、濕度又有不同的精度要求，因此我們只需要在溫濕度中選取其中一個(gè)進(jìn)行精調(diào)，另外一個(gè)滿足一定條件即可。我們要做的工作便是在上述外界環(huán)境下，分別對(duì)溫濕度進(jìn)行控制。其中溫度控制：，濕度控制：，本次實(shí)驗(yàn)主要是利用Matlab中Simulink仿真模型模擬恒溫恒濕機(jī)組在各種工作環(huán)境下的運(yùn)行情況。在模擬過(guò)程中，對(duì)于各季環(huán)境差異，我們主要考慮的是環(huán)境溫度的不同，即顯熱負(fù)荷的差異。同時(shí)，我們假設(shè)各種條件下房間內(nèi)的產(chǎn)濕都是相同的，這主要是基于室內(nèi)設(shè)備、人員沒(méi)有變化。我們需利用Simulink仿真模型模擬恒溫恒濕機(jī)組在各種工作環(huán)境下的運(yùn)行情況，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)找到合適的控制策略，實(shí)現(xiàn)房間里的恒溫恒濕控制。實(shí)驗(yàn)控制方法由于所用控制器件的慣性及精度影響，很難在第一刻就能使調(diào)節(jié)后的空氣溫濕度達(dá)到要求。而且處于保護(hù)設(shè)備和節(jié)能的角度考慮，我們沒(méi)有必要總使設(shè)備運(yùn)行在滿負(fù)載工況下，同時(shí)避免在很小的區(qū)域內(nèi)由于控制目標(biāo)的波動(dòng)而是其頻繁啟停，同時(shí)還得兼顧進(jìn)行微調(diào)所能達(dá)更加接近設(shè)定值，同時(shí)將不再控制范圍內(nèi)的濕度控制在設(shè)定范圍內(nèi)。因此，對(duì)于處于精調(diào)區(qū)的空氣在進(jìn)行溫度處理時(shí)，均采用前面的積分公式算出需要的加熱量，然后與7.5Kw的加熱器進(jìn)行比較，得到需要在一個(gè)周期內(nèi)加熱的比例，然后把這個(gè)比例轉(zhuǎn)換成占空比信號(hào)傳給加熱器。對(duì)于表冷器我們也采用了類似的方法。不同的是，為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，我們直接利用需要降低的溫度與表冷器一次的降溫量進(jìn)行比較得到需要加熱的比例，然后再轉(zhuǎn)換成占空比信號(hào)傳遞給表冷器進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。至于加濕器，我們假設(shè)它的工作周期為150秒（即150秒內(nèi)只能啟動(dòng)一次），通過(guò)用給定的模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)它在150秒內(nèi)可以將同溫度空氣的相對(duì)濕度增加10％，于是我們直接將需要的加濕量與之比較得到一個(gè)周期內(nèi)需要的加濕比，再轉(zhuǎn)換成占空比信號(hào)傳給加濕器。2、濕度控制的實(shí)現(xiàn)濕度的控制與溫度類似，只是在粗調(diào)的時(shí)候要以濕度為標(biāo)準(zhǔn)，先將濕度調(diào)整到我們需要的范圍內(nèi)，然后再對(duì)溫度的不同情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在進(jìn)入精調(diào)區(qū)后，我們采用加熱器和加濕器對(duì)濕度進(jìn)行精確控制。加熱器可以在溫度低而濕度大的時(shí)候達(dá)到升溫除濕的目的，而加濕器則只要是當(dāng)濕度偏低時(shí)將濕度拉回設(shè)定范圍。具體方法由于和溫度控制類似，此處不再詳述。下面繪出實(shí)驗(yàn)控制流程框圖：Simulink程序圖：房間框圖：控制模塊：模擬結(jié)果Matlab程序中子程序介紹：Ctrl：溫濕度粗調(diào)程序，將室內(nèi)房間溫濕度的可調(diào)范圍控制早粗調(diào)區(qū)（Δt=±1℃；Δd=±0.1）。Ctrl_T:溫度精調(diào)程序，將室內(nèi)房間溫濕度的變化范圍控制在Δt=±0.1℃；Δd=±0.07。Ctrl_D：濕度精調(diào)程序，將室內(nèi)房間溫濕度的變化范圍控制在Δt=±0.6℃；Δd=±0.01。TDtofai：由溫度，含濕量求得相對(duì)濕度的程序。TDtoTsfai：由溫度，含濕量求得濕球溫度的程序。TsfaitoTD：由濕球溫度求得該狀態(tài)下的含濕量的程序。夏季粗調(diào)結(jié)果：設(shè)備啟停狀況：溫度精調(diào)結(jié)果：設(shè)備啟停狀況：濕度精調(diào)結(jié)果：設(shè)備啟停狀況：秋季粗調(diào)結(jié)果：設(shè)備啟停狀況：溫度精調(diào)結(jié)果：設(shè)備啟停狀況：濕度精調(diào)結(jié)果：設(shè)備啟停狀況：冬季粗調(diào)結(jié)果：設(shè)備啟停狀況:溫度精調(diào)結(jié)果：設(shè)備啟停狀況：濕度精調(diào)結(jié)果：設(shè)備啟停結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析夏季溫濕度調(diào)節(jié)結(jié)果分析：夏季的粗調(diào)結(jié)果比較符合設(shè)定要求，溫濕度的值被調(diào)節(jié)到一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，t=24℃，φ=59%，而溫度與濕度精調(diào)后，雖然溫濕度單一都可以得到預(yù)想的控制設(shè)計(jì)范圍，但溫濕度對(duì)應(yīng)的變化卻并沒(méi)有得到很好的對(duì)應(yīng)。對(duì)于溫濕度的聯(lián)合控制，由于室外的溫濕度擾動(dòng)，溫濕度只能說(shuō)是大致對(duì)應(yīng)，總有溫度或者濕度超出了控制范圍。設(shè)備的啟停結(jié)果分析：在粗調(diào)時(shí)，由于溫濕度控制精度很大，因此加熱器會(huì)頻繁啟停，對(duì)于溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。而進(jìn)入溫濕度精調(diào)后，我們可以發(fā)現(xiàn)加熱器的啟停頻率明顯減少，而只用表冷器和加濕器的啟停來(lái)控制溫濕度調(diào)節(jié)。秋季溫濕度調(diào)節(jié)結(jié)果分析：從圖中粗調(diào)結(jié)果的圖像來(lái)看，粗調(diào)結(jié)果并不理想，溫濕度偏移預(yù)期控制量很多，這說(shuō)明在過(guò)渡季節(jié)，室外環(huán)境的多變性對(duì)于控制系統(tǒng)有很大的干擾，往往會(huì)導(dǎo)致恒值控制系統(tǒng)不能很好對(duì)室內(nèi)溫濕度進(jìn)行合理的控制。而由溫濕度精調(diào)控制結(jié)果，可以看出，無(wú)論是溫度精調(diào)還是濕度精調(diào)，都只有唯一的控制參數(shù)可以得到很好的控制，而其他的參數(shù)卻往往不能很好的對(duì)應(yīng)預(yù)想的控制范圍。設(shè)備啟停的頻率與種類差異性大，其中所有加熱器都有啟停記錄，說(shuō)明溫濕度調(diào)節(jié)過(guò)程復(fù)雜，室外氣象參數(shù)多變。過(guò)渡季節(jié)溫濕度異常原因分析：過(guò)渡季節(jié)溫濕度出現(xiàn)異常，其原因不外乎以下幾種：1.系統(tǒng)中冷水機(jī)組，組合式空調(diào)器的表冷器制冷能力不足，但再熱能力滿足要求，其運(yùn)行結(jié)果是溫度滿足要求但相對(duì)濕度偏高。2.系統(tǒng)中冷水機(jī)組，組合式空調(diào)器的表冷器制冷能力滿足要求，但在熱能力u=不夠，其運(yùn)行結(jié)果是相對(duì)濕度滿足要求，但溫度卻偏低。3.系統(tǒng)中冷水機(jī)組，組合是空調(diào)器的制冷能力和再熱能力都滿足要求，但運(yùn)行調(diào)試不夠完善，不能充分發(fā)揮冷水機(jī)組，組合式空調(diào)器及再熱器的作用，以致出現(xiàn)要么溫度滿足要求但相對(duì)濕度卻偏高，要么相對(duì)濕度滿足要求但溫度卻偏低的現(xiàn)象。綜合實(shí)際的Simulink框圖，系統(tǒng)不存在再熱能力不足，故原因只能是1或者3，實(shí)際須看運(yùn)行設(shè)備系統(tǒng)。冬季溫濕度調(diào)節(jié)結(jié)果分析：冬季的粗調(diào)結(jié)果中溫度控制極其穩(wěn)定，而濕度控制卻波動(dòng)加大，但至少在濕度合理控制范圍內(nèi)。由粗調(diào)節(jié)的設(shè)備啟停圖像，可以看出加熱器啟停頻繁，很好地控制了室內(nèi)溫度，而表冷器與加濕器的啟停則較為少，但對(duì)濕度控制也大體上到達(dá)要求。而從溫濕度精調(diào)結(jié)果，圖像跟秋季控制圖像相似，但差異變化范圍更為奇怪，溫度都能符合的很好，相對(duì)濕度最高竟然達(dá)到75%，可見該控制系統(tǒng)對(duì)于冬季的濕度控制過(guò)程需要進(jìn)行改進(jìn)，才能得到很好的濕度控制。實(shí)驗(yàn)心得通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)的操作與分析，我對(duì)于室內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)過(guò)程以及室內(nèi)環(huán)境自動(dòng)控制的程序有了一個(gè)比較清晰的理解。雖然實(shí)驗(yàn)中Matlab程序和Simulink框圖都是老師已經(jīng)準(zhǔn)備好的，但我認(rèn)為通過(guò)這次的實(shí)驗(yàn)分析，我對(duì)于Matlab軟件的理解又加深了一層。實(shí)驗(yàn)中的各種程序并不是很復(fù)雜，復(fù)雜的是Simulink框圖的理解，然而到現(xiàn)在，我對(duì)于實(shí)驗(yàn)中Simulink框圖仍不是很理解，但這并不妨礙我將實(shí)驗(yàn)順利地進(jìn)行下去，我仍然可以得