基于专家PID的纺织空调节能自控方法技术

本发明专利技术公开了基于专家PID的纺织空调节能自控方法，通过温湿度传感器采集纺织车间室内温湿度信息，计算对应的室内焓值；计算在理论环境工况下温湿度焓值，通过温湿度传感器采集室外温湿度信息，计算室外焓值，与理论环境工况下温湿度焓值进行比较，确定实际环境工况；在不同实际环境工况下，通过室内焓值、室外焓值对比，控制风窗开度；设置室内温湿度阈值，将采集室内温湿度信息与室内温湿度阈值进行反馈对照，将结果输入PLC控制器，调用专家PID算法控制风机、水泵输出频率；本发明专利技术的自控方法根据“增小减大”原则优先控制风窗开度；通过专家PID算法对送风机和循环水泵输出频率进行自适应调节，对纺织厂车间温湿度进行独立控制。

【技术实现步骤摘要】
基于专家PID的纺织空调节能自控方法
本专利技术属于纺织车间空调温湿度控制
，涉及基于专家PID的纺织空调节能自控方法。
技术介绍
纺织空调自控系统不仅能保证车间温湿度满足工艺要求，对提高生产质量减低成本也有显著的成效。但纺织空调自控系统存在以下特点：一是空调系统具有多工况性，不合理的分区使系统存在冷热抵消现象；二是室外新风的引入对空调系统的能耗影响较大；三是纺织空调系统存在非线性、滞后性等特点，采用传统PID调节不易满足多种控制要求。所以，现行纺织空调自控系统较难达到良好控制和高效节能的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于专家PID的纺织空调节能自控方法，能够提高纺织空调控制系统的稳定性以及自动化程度的同时减小对能源的消耗。本专利技术所采用的技术方案是，基于专家PID的纺织空调节能自控方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、通过温湿度传感器采集纺织车间室内温湿度信息，并输入至PLC控制器的焓值计算模块，计算出温湿度信息对应的室内焓值；步骤2、计算在理论环境工况下温湿度焓值，通过温湿度传感器采集室外温湿度信息，计算室外焓值，将室外焓值与理论环境工况下温湿度焓值进行比较，确定实际环境工况；步骤3、在不同实际环境工况下，通过室内焓值、室外焓值对比，控制风窗开度；步骤4、设置室内温湿度阈值，将采集室内温湿度信息与室内温湿度阈值进行反馈对照，将反馈对照结果输入至PLC控制器，PLC控制器调用专家PID算法控制风机、水泵输出频率。本专利技术的特点还在于：步骤2计算在理论环境工况下温湿度焓值具体过程为：理论高温工况下：根据车间需求，在焓湿图上作1-2-3-4高温工况车间温湿度允许波动范围，该范围内最低点1和最高点4，计算出相应的含湿量，分别作含湿量与饱和相对湿度线的交点为L1和L4，分别计算交点处的焓值hL1和hL4；理论寒冷工况下：根据车间需求，在焓湿图上作1″-2″-3″-4″为寒冷工况车间温湿度允许波动范围，该范围内最低点h1″为控制范围最低点1″所在的等焓线，计算出点1″含湿量并与饱和相对湿度线相交于Ld，计算出焓值hLd；根据最小新风比m公式得：步骤2确定实际环境工况具体过程为：将室外焓值hW与理论环境工况下温湿度焓值进行比较，结果为：当hW>hL1时，自动进入高温工况；当hWd<hW<hL1时，自动进入过渡工况；当hW<hWd时，自动进入寒冷工况。步骤3具体过程为：实际环境工况包括3种状况：1)在高温工况下，hW>hL4时，若室外焓值hW大于室内焓值hN，新风窗开度为10％，地排风窗开度为90％，冷冻水开启，进行除湿降温处理；若室外空气焓值hW小于室内空气焓值hN，新风窗开度为90％且地排风窗开度为10％,冷冻水开启；当室外空气焓hL4>hW>hL1时，新风窗开度为90％且地排风窗开度为10％,冷冻水关闭；2)在过渡工况下，在焓湿图中作1′-2′-3′-4′为过渡工况车间温湿度允许波动范围，取控制范围最低点1′和最高点4′；计算出相应的含湿量d1′和d4′，与饱和相对湿度线的交点为O1′和O2′，计算出两点焓值h1′和h2′，计算过渡工况新风窗的开度；3)在寒冷工况下，当室外空气焓值hW<hLd时，新风窗开度为10％，地排风窗开度为90％。计算过渡工况新风窗的开度过程为：采用以下公式进行计算：其中，k为调节系数，ΔO为新风窗开度调节偏差，hN表示室内焓值。步骤4中PLC控制器调用专家PID算法控制风机、水泵输出频率具体过程为：PLC控制器接收反馈对照结果结果后，先判断采集的室内温湿度信息与设置室内温湿度阈值是否相等，如果相等，不改变风机、水泵原输出频率；否则，根据相邻两次采集的室内温湿度信息计算温度采样误差、湿度采样误差，根据温度采样误差、湿度采样误差，通过专家PID算法控制风机、水泵输出频率。通过专家PID算法控制风机、水泵输出频率具体过程为：取e(k-1)、e(k-2)为相邻两个采样时刻纺织车间温湿度误差，Δe(k)＝e(k)-e(k-1)为当前采样时刻纺织车间温湿度误差变化量；M1为系统良好运行环境下所产生的极限误差绝对值；当|e(k)|＞M1且e(k)Δe(k)＞0时，PLC控制器控制风机、水泵输出频率为：f(k)＝f(k-1)+k1{kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)+kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]}；当|e(k)|＞M1且e(k)Δe(k)＜0时，PLC控制器控制风机、水泵输出频率为：f(k)＝f(k-1)+k2{kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)+kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]}当|e(k)|＜M1时，PLC控制器控制风机、水泵输出频率为：f(k)＝f(k-1)+kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)；当|e(k)|＝M1时，PLC控制器控制风机、水泵输出频率维持不变。本专利技术的有益效果是，本专利技术基于专家PID的纺织空调节能自控方法，采用基于专家PID的纺织空调节能自控系统，在满足生产车间的温度和湿度要求的基础上，解决了空调系统在全年工况下不合理分区使系统存在冷热抵消，室外新风不合理的引用导致空调系统能耗较大的问题，同时解决了纺织空调自控系统调节时间长、控制参数难以调整等问题。本专利技术的自控方法结合纺织车间现有设备和系统，特别是当车间外温湿度变化幅度很大，车间内温湿度不稳定时，系统能够迅速调节空调系统设备，使车间温湿度稳定在目标范围内，保证了车间的生产工艺要求，达到高效节能的目的。附图说明图1是基于专家PID的纺织空调节能自控系统的控制结构框图；图2是专家PID的纺织空调节能自控系统的监控界面；图3是理论高温工况下在焓湿图上作的温湿度允许波动范围图；图4是理论寒冷工况下在焓湿图上作的温湿度允许波动范围图；图5是在过渡工况下在焓湿图上作的温湿度允许波动范围图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术基于专家PID的纺织空调节能自控方法，是基于专家PID的纺织空调节能自控系统的自控方法，其中基于专家PID的纺织空调节能自控系统如图1及图2所示，系统由送风机、工艺回风机、地排风机、循环水泵；新风阀、地吸风阀、工艺回风阀、冷冻水阀门、PLC构成，PLC输出端连接送风机变频器、工艺回风机变频器、地排风机变频器、循环水泵变频器和新风阀、地吸风阀、工艺回风阀、冷冻水阀门。具体按照以下步骤实施：步骤1、通过温湿度传感器采集纺织车间室内温湿度信息，并输入至PLC控制器的焓值计算模块，计算出温湿度信息对应的室内焓值；步骤2、计算在理论环境工况下温湿度焓值，通过温湿度传感器采集室外温湿度信息，计算室外焓值，将室外焓值与理论环境工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于专家PID的纺织空调节能自控方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1、通过温湿度传感器采集纺织车间室内温湿度信息，并输入至PLC控制器的焓值计算模块，计算出温湿度信息对应的室内焓值；/n步骤2、计算在理论环境工况下温湿度焓值，通过温湿度传感器采集室外温湿度信息，计算室外焓值，将室外焓值与理论环境工况下温湿度焓值进行比较，确定实际环境工况；/n步骤3、在不同实际环境工况下，通过室内焓值、室外焓值对比，控制风窗开度；/n步骤4、设置室内温湿度阈值，将采集室内温湿度信息与室内温湿度阈值进行反馈对照，将反馈对照结果输入至PLC控制器，PLC控制器调用专家PID算法控制风机、水泵输出频率。/n

【技术特征摘要】
1.基于专家PID的纺织空调节能自控方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、通过温湿度传感器采集纺织车间室内温湿度信息，并输入至PLC控制器的焓值计算模块，计算出温湿度信息对应的室内焓值；
步骤2、计算在理论环境工况下温湿度焓值，通过温湿度传感器采集室外温湿度信息，计算室外焓值，将室外焓值与理论环境工况下温湿度焓值进行比较，确定实际环境工况；
步骤3、在不同实际环境工况下，通过室内焓值、室外焓值对比，控制风窗开度；
步骤4、设置室内温湿度阈值，将采集室内温湿度信息与室内温湿度阈值进行反馈对照，将反馈对照结果输入至PLC控制器，PLC控制器调用专家PID算法控制风机、水泵输出频率。


2.根据权利要求1所述基于专家PID的纺织空调节能自控方法，其特征在于，步骤2所述计算在理论环境工况下温湿度焓值具体过程为：
理论高温工况下：根据车间需求，在焓湿图上作1-2-3-4高温工况车间温湿度允许波动范围，该范围内最低点1和最高点4，计算出相应的含湿量，分别作含湿量与饱和相对湿度线的交点为L1和L4，分别计算交点处的焓值hL1和hL4；
理论寒冷工况下：根据车间需求，在焓湿图上作1″-2″-3″-4″为寒冷工况车间温湿度允许波动范围，该范围内最低点h1″为控制范围最低点1″所在的等焓线，计算出点1″含湿量并与饱和相对湿度线相交于Ld，计算出焓值hLd；
根据最小新风比m公式得：


3.根据权利要求2所述基于专家PID的纺织空调节能自控方法，其特征在于，步骤2所述确定实际环境工况具体过程为：
将室外焓值hW与理论环境工况下温湿度焓值进行比较，结果为：
当hW>hL1时，自动进入高温工况；
当hWd<hW<hL1时，自动进入过渡工况；
当hW<hWd时，自动进入寒冷工况。


4.根据权利要求3所述基于专家PID的纺织空调节能自控方法，其特征在于，步骤3具体过程为：实际环境工况包括3种状况：
1)在高温工况下，hW>hL4时，若室外焓值hW大于室内焓值hN，新风窗开度为10％，地排风窗开度为90％，冷冻水开启，进行除湿降温处理；若室外空气焓值hW小于室内空气焓值hN，新风窗开度为90％且地排风窗开度为10％,冷冻水开启；
当室外空气焓hL4>hW>hL1时，新风窗开度为90％且地排风窗开度为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜苏芊，程源，屈鑫凯，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61