[发明专利]自校正Smith预估控制的室温控制装置以及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种室温控制装置，特别是涉及一种自校正Smith预估控制的室温控制装置以及控制方法。

背景技术

目前空调系统所存在的长期运行效率低下、能耗偏高的问题，其根本原因除了不正确运行方式之外，传统控制方法无法获得令人满意的回路控制性能也是其关键所在。其中暖通空调系统所具备的时滞、时变和强耦合等非线性特性是导致传统PID控制方法无论从工程实践还是理论上都无法获得良好控制性能的根本原因。研究能够克服暖通空调被控对象时滞和时变等非线性的控制算法，是提高暖通空调控制系统控制回路性能的重要途径之一。时滞特性在空调系统的控制环节中广泛存在，其形成机理除了和空调系统中水和空气流速及管道长度有关，还和执行器特性、换热器参数及房间容积密切相关，很难精确评估，而且时滞参数在变流量空调系统中带有明显的时变特性。时滞特性使得控制信号的作用在一定的时滞时间过后才能反映到被控量，因此调节效果不能被适时反映；此外，对象受干扰时控制器作用不能及时对干扰产生抑制作用。暖通空调系统控制难度和时滞程度有密切关系，时滞程度由系统纯滞后时间T与时间常数T的比值θ来反映，当θ>0.5时，称为大时滞系统，θ越大，控制难度越高，此时PID控制已经无法获得良好的控制性能；而且暖通系统具有时变的特性，也就是说暖通空调对象模型参数随着负荷工况的变化相应发生变化，因此使得经过良好整定的控制器也仅仅是能在一定的负荷范围内保持满意的控制效果。

由此可见，上述现有的空调系统控制系统以及方法在使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决空调系统控制系统以及方法存在的问题，相关领域技术人员费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般控制系统以及控制方法又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

有鉴于上述现有的空调系统控制系统以及方法存在的缺陷，本发明人基于从事此领域多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的自校正Smith预估控制的室温控制装置以及控制方法，能够改进一般现有的空调系统控制系统以及方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的空调系统控制系统存在的缺陷，而提供一种新型结构的自校正Smith预估控制的室温控制装置以及控制方法，所要解决的技术问题是使其实时的辨识出空调对象模型的纯迟延时间和空调对象模型，然后再将空调对象的纯迟延时间和空调对象模型传送给Smith预估控制补偿器，通过Smith预估控制补偿器的控制对整个控制系统进行精确的控制，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种自校正Smith预估控制的室温控制系统，包括：

温度传感器，用于实时采集室内温度信号；

控制装置，用于接收所述温度传感器采集的温度信号，并对该温度信号进行分析计算，分别对应发出信号控制变频器和送风风机；

所述控制装置，包括计算机、可编程控制器、PI控制器和Smith预估补偿器，所述计算机用于通过带遗忘因子的联合辨识算法对室内的空调对象模型的输入和输出参数进行在线监测，实时的辨识出空调对象模型的纯迟延时间和空调对象模型，然后再将空调对象的纯迟延时间和空调对象模型传送给所述Smith预估控制补偿器；所述计算机用于将实时辨识出的空调对象模型传递给PI控制器，通过辨识出的模型进行相应的PI参数设置，同时所述Smith预估控制器将迟延时间的控制传给PI控制器，所述PI控制器通过设定温度和实际温度进行负反馈运算对整个室内进行控制。

前述的自校正Smith预估控制的室温控制装置，其中，所述计算机与所述可编程控制器通过通信模块相联接。

前述的自校正Smith预估控制的室温控制装置，其中，所述计算机通过RS232串口及串行通信总线与通信模块连接，所述通信模块再与可编程逻辑控制器连接。

前述的自校正Smith预估控制的室温控制装置，其中，所述变频器的输入端与可编程控制器的模拟量输出和数字量输出的输出端相连，变频器的输出端与数字量输入模块的输入端以及送风风机的输入端相连。

前述的自校正Smith预估控制的室温控制装置，其中，所述可编程逻辑控制器内置有比例、积分和微分控制器。

自校正Smith预估控制的室温控制方法，包括如下步骤：