[发明专利]公共建筑变风量空调末端自主调适控制器及方法

权利要求书

1.一种公共建筑变风量空调末端自主调适控制器，其特征在于：包括电源模块、CPU、模拟信号输入输出模块、RS485通讯接口模块、以太网通讯接口模块、LCD触摸屏；模拟信号输入输出模块、RS485通讯接口模块、以太网通讯接口模块、LCD触摸屏分别连接在CPU上，电源模块为其他各模块提供电源；

所述RS485通讯接口模块支持Modbus RTU和PPI串口协议，用于连接具有RS485接口的空调房间温控器或室内温度传感器，采集房间室温设定值和测量值；

所述模拟信号输入输出模块与变风量末端风阀执行器、监测风量的风压传感器、送风温度传感器进行连接；

所述以太网通讯接口模块与相邻房间的同类变风量空调末端自主调适控制器或空调机组控制器进行连接，共享对应末端风阀阀位信息；

所述LCD触摸屏用于手动设定出厂及预调试参数，手动输入VAV空调末端房间体积、配置与第三方设备的通讯参数信息；

所述CPU根据实时采集的送风量、送风温度、室温设定及其测量值、风阀执行器阀位反馈，根据室温调控动态模型与PI控制器参数之间的关系在线计算VAV空调末端室温PI控制器调节参数，具体方法如下：

根据质量和能量守恒方程，得到调控中室温动态变化与系统调节量之间的物理关系为：

其中，ρ_r表示空气密度；C_p表示定压比热容；V_r表示房间体积；T_r表示室温；ρ_sup和ρ_out分别表示送风空气密度和排风空气密度；G_sup和G_out分别表示送风量和排风量；T_sup表示送风温度；Q_L表示房间瞬时显热负荷；

在变风量调节下，将式(1)转化为：

其中，β表示排出房间风量与送入房间风量比值；

考虑到室温动态调节中，因改变空调房间送风量会引起室温的变化；假设在当前时刻之前室温在其设定范围内波动，则当前时刻的室温变化量认定为室温测量值与其设定值的偏差；

ΔT_r＝T_r(t)-T_sp (3)

ΔQ_L＝ΔQ_L(t)-Q_L(t_sp) (4)

ΔG_sup＝G_sup(t)-G_sup(t_sp) (5)

其中，t_sp表示室温满足设定值的时刻；T_sp表示空调房间室温设定值；Q_L表示房间瞬时显热负荷；

当室温在其设定值附近波动时，认为变风量末端向房间的供冷量等于此时的瞬时负荷，于是式(1)表示为：

将式(6)代入式(1)，得到：

当室温在其设定范围内波动时，在单个控制周期内ΔG_supΔT_r变化很小，予以忽略，则式(7)整理为状态空间方程表达形式：

其中，

转换为对应的传递函数为：

对于如式(11)所示的传递函数，对应的PI控制器参数整定公式如式(12)所示；

其中，K表示比例系数；τ表示纯滞后时间系数；T表示惯性时间常数；K_p表示整定公式中的比例系数；K_i表示积分系数；

根据式(10)与式(11)的对应关系，再根据式(12)，计算出PI控制器参数整定结果。

2.根据权利要求1所述的公共建筑变风量空调末端自主调适控制器，其特征在于：所述模拟信号输入输出模块包括1路用于连接送风温度传感器的PT100信号、1路用于连接监测风量的风压传感器的4～20mA信号、1路用于连接变风量末端风阀执行器阀位反馈的0～10V模拟信号输入信号和1路用于连接变风量末端风阀执行器阀位设定的0～10V模拟信号输出信号。