基于舒适度的室内空气调节系统研究

随着智能家居行业的兴起,高品质的室内空气调节越来越受到人们的重视。人们已不仅仅满足于常规的冷暖调节需求,而是更加关注室内的热舒适度,这对空调系统的设计和控制提出了更高的要求,由此在室内环境控制领域逐渐形成了一种控制理念,即舒适度控制。 虽然目前空调能够提供恒温恒湿功能,但不能实现人体所需的舒适控制功能,本文针对人们对室内高品质空气质量的要求,提出了基于舒适度的室内空气调节系统,该系统通过对室内环境舒适度的控制使之达到人们对室内环境满意的程度。其研究方法是以室内人体舒适度作为控制目标,采用预测控制算法实现人体舒适度的调节。 由于舒适度是一个综合指标,影响舒适度的因素很多,本文在详细介绍舒适度评价指标及其计算方程的基础上,确定以舒适度为被控变量,以空调出口的温度、相对湿度、室内风速为操控变量的设计方式,设计了基于舒适度室内空气调节系统的总体方案;为了实现基于舒适度室内空气调节系统控制器的设计和仿真研究,本文对空调房间进行了分析,建立了空调房间的模型,并运用最小二乘法对模型参数进行了辨识,根据得到的系统模型,搭建了系统的仿真平台;由于舒适度与空气温度、相对湿度和气流速度之间的映射关系为多重关系,而且空气温度、相对湿度和气流速度之间又存在相互耦合性,增大了空气温度、相对湿度和气流速度的控制难度,本文采用模型预测控制,按预先建立的性能指标方程,通过对未来状态的预测实现了空气温度、相对湿度和气流速度的最优输出,从而实现了舒适度的室内空气调节。 本文采用MATLAB软件进行仿真实验,结果显示,基于舒适度的预测控制系统能够较好的将室内温度、相对湿度、气流速度控制在舒适度要求范围内。