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建筑自动化实验报告

题目：恒温恒湿房间的仿真模拟控制实验

班级：建环1302班

姓名：陈文博

学号：U201315938

指导教师：徐新华

完成时间：2016年5月

实验目的

本次模拟仿真的目的是要满足在秋（过渡季）、夏、冬三季的温湿度控制。控制对象为温度和湿度，其中湿度为相对湿度，因为温度与相对湿度的耦合关系，而且在实际工况中，对温、湿度又有不同的精度要求，因此我们只需要在温湿度中选取其中一个进行精调，另外一个满足一定条件即可。我们要做的工作便是在上述外界环境下，分别对温湿度进行控制。

其中温度控制：，

湿度控制：，

本次实验主要是利用Matlab中Simulink仿真模型模拟恒温恒湿机组在各种工作环境下的运行情况。在模拟过程中，对于各季环境差异，我们主要考虑的是环境温度的不同，即显热负荷的差异。同时，我们假设各种条件下房间内的产湿都是相同的，这主要是基于室内设备、人员没有变化。我们需利用Simulink仿真模型模拟恒温恒湿机组在各种工作环境下的运行情况，通过仿真实验找到合适的控制策略，实现房间里的恒温恒湿控制。

实验控制方法

由于所用控制器件的惯性及精度影响，很难在第一刻就能使调节后的空气温湿度达到要求。而且处于保护设备和节能的角度考虑，我们没有必要总使设备运行在满负载工况下，同时避免在很小的区域内由于控制目标的波动而是其频繁启停，同时还得兼顾进行微调所能达

更加接近设定值，同时将不再控制范围内的湿度控制在设定范围内。因此，对于处于精调区的空气在进行温度处理时，均采用前面的积分公式算出需要的加热量，然后与7.5Kw的加热器进行比较，得到需要在一个周期内加热的比例，然后把这个比例转换成占空比信号传给加热器。

对于表冷器我们也采用了类似的方法。不同的是，为了简化问题，我们直接利用需要降低的温度与表冷器一次的降温量进行比较得到需要加热的比例，然后再转换成占空比信号传递给表冷器进行相应的动作。至于加湿器，我们假设它的工作周期为150秒（即150秒内只能启动一次），通过用给定的模型进行实验，发现它在150秒内可以将同温度空气的相对湿度增加10％，于是我们直接将需要的加湿量与之比较得到一个周期内需要的加湿比，再转换成占空比信号传给加湿器。

2、湿度控制的实现

湿度的控制与温度类似，只是在粗调的时候要以湿度为标准，先将湿度调整到我们需要的范围内，然后再对温度的不同情况进行相应的调整。在进入精调区后，我们采用加热器和加湿器对湿度进行精确控制。加热器可以在温度低而湿度大的时候达到升温除湿的目的，而加湿器则只要是当湿度偏低时将湿度拉回设定范围。具体方法由于和温度控制类似，此处不再详述。

下面绘出实验控制流程框图：

Simulink程序图：

房间框图：

控制模块：

模拟结果

Matlab程序中子程序介绍：

Ctrl：温湿度粗调程序，将室内房间温湿度的可调范围控制早粗调区（Δt=±1℃；Δd=±0.1）。

Ctrl_T:温度精调程序，将室内房间温湿度的变化范围控制在Δt=±0.1℃；Δd=±0.07。

Ctrl_D：湿度精调程序，将室内房间温湿度的变化范围控制在

Δt=±0.6℃；Δd=±0.01。

TDtofai：由温度，含湿量求得相对湿度的程序。

TDtoTsfai：由温度，含湿量求得湿球温度的程序。

TsfaitoTD：由湿球温度求得该状态下的含湿量的程序。

夏季

粗调结果：

设备启停状况：

温度精调结果：

设备启停状况：

湿度精调结果：

设备启停状况：

秋季

粗调结果：

设备启停状况：

温度精调结果：

设备启停状况：

湿度精调结果：

设备启停状况：

冬季

粗调结果：

设备启停状况:

温度精调结果：

设备启停状况：

湿度精调结果：

设备启停结果：

实验结果分析

夏季温湿度调节结果分析：

夏季的粗调结果比较符合设定要求，温湿度的值被调节到一个合理的范围之内，t=24℃，φ=59%，而温度与湿度精调后，虽然温湿度单一都可以得到预想的控制设计范围，但温湿度对应的变化却并没有得到很好的对应。对于温湿度的联合控制，由于室外的温湿度扰动，温湿度只能说是大致对应，总有温度或者湿度超出了控制范围。

设备的启停结果分析：在粗调时，由于温湿度控制精度很大，因此加热器会频繁启停，对于温度进行调节。而进入温湿度精调后，我们可以发现加热器的启停频率明显减少，而只用表冷器和加湿器的启停来控制温湿度调节。

秋季温湿度调节结果分析：

从图中粗调结果的图像来看，粗调结果并不理想，温湿度偏移预期控制量很多，这说明在过渡季节，室外环境的多变性对于控制系统有很大的干扰，往往会导致恒值控制系统不能很好对室内温湿度进行合理的控制。而由温湿度精调控制结果，可以看出，无论是温度精调还