一种高温高湿工况下组合式空调的串级PID控制方法与流程

本发明涉及温湿度控制，具体涉及一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法。

背景技术：

1、在许多工业生产、科研实验以及特殊场所中，组合式空调系统被广泛应用以调节室内的温湿度环境。然而，在高温高湿的工况下，传统的空调控制方法往往难以满足对温湿度的精确控制要求。

2、一方面，高温高湿环境下，空气的焓值较高，热湿交换过程复杂，普通的单回路pid控制由于其自身的局限性，无法有效应对温湿度之间的强耦合性以及外界干扰因素的影响，导致控制精度较低，温湿度波动较大。例如，当室内热湿负荷发生变化时，单回路pid控制可能会出现调节滞后或过度调节的情况，使得温湿度难以迅速稳定在设定值附近。另一方面，一些现有的控制方法虽然采用了较为复杂的控制策略，但由于对高温高湿工况下组合式空调的特性分析不足，无法充分发挥控制算法的优势，仍然存在能源浪费、设备运行不稳定等问题。因此，开发一种能够适应高温高湿工况，实现对组合式空调温湿度精确控制的方法具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高温高湿工况下组合式空调基于串级pid控制方法，通过采用串级pid控制结构，有效解决温湿度之间的耦合问题，提高控制精度，减少温湿度波动，同时降低能源消耗，保证组合式空调在高温高湿工况下的稳定运行。

2、为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，包括：

4、构建组合式空调系统的串级pid控制器，串级pid控制结构包括主回路pid控制和副回路pid控制，主回路pid控制以室内温度为主要控制变量，副回路pid控制以室内湿度为辅助控制变量；

5、获取室内的温度和湿度数据并传输至串级pid控制器，并在串级pid控制器上预先设定温度值；

6、主回路pid控制，根据设定的温度值与采集到的实际温度值计算偏差值，通过主回路pid算法计算出初步的控制量；

7、副回路pid控制，将主回路pid输出的控制量作为副回路pid控制的湿度设定值，根据实际湿度值与该湿度设定值计算偏差值，通过副回路pid算法计算出最终的控制量。

8、进一步的，所述构建组合式空调系统的串级pid控制器，其中，主回路pid控制的输出作为副回路pid控制的设定值，副回路pid控制的输出直接控制组合式空调的执行机构。

9、进一步的，所述组合式空调的执行机构包括制冷阀、蒸汽加热阀、热水加热阀、蒸汽加湿阀、微雾加湿阀。

10、进一步的，所述主回路pid控制中，所计算的偏差值作为该主回路的输入值，所述主回路pid算法为：

11、u1＝kp1(e1+ki1∫e1+kd1)

12、式中，u1为主回路pid控制的输出，kp1是主回路pid的比例系数；ki1是主回路pid的积分时间常数；kd1是主回路pid的微分时间常数；e1是主回路pid的输入值，该值为设定的温度值r与实际温度值y1之间的偏差，即e1＝r-y1。

13、进一步的，所述主回路pid算法中，主回路pid的比例系数kp1取值为0.8，主回路pid的积分时间常数ki1取值为0.05，主回路pid的微分时间常数kd1取值为0.2。

14、进一步的，所述副回路pid控制中，所计算的偏差值作为该副回路的输入值，所述副回路pid算法为：

15、u＝kp2(e2+ki2∫e2+kd2)

16、式中，u为副回路pid控制的输出；kp2是副回路pid的比例系数；ki2是副回路pid的积分时间常数；kd2是副回路pid的微分时间常数；e2为副回路pid的输入值，该值为主控制器的输出u1与实际湿度值y2之间的偏差，即e2＝u1-y2。

17、进一步的，所述副回路pid算法中，副回路pid的比例系数kp2取值为0.6，副回路pid的积分时间常数ki2取值为0.03，副回路pid的微分时间常数kd2取值为0.1。

18、进一步的，所述副回路pid控制之后，还包括：

19、干扰补偿与自适应调整，实时监测室外环境参数以及室内热湿负荷的变化情况，当检测到干扰因素时，根据干扰的类型和程度对串级pid控制器参数进行自适应调整。

20、进一步的，所述干扰补偿与自适应调整中，当室外温度升高导致室内热负荷增加时，增大主回路pid控制的比例系数kp1；当室内湿负荷增大时，增大副回路pid控制的积分时间常数ki2。

21、进一步的，所述副回路pid控制之后，还包括：

22、效果评估与优化，每天对车间内的温湿度数据进行统计分析，计算温湿度的控制精度、波动范围以及组合式空调系统的能耗，根据评估结果，对串级pid控制参数进行调整。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明中主回路以室内温度为主要控制变量，副回路以室内湿度为辅助控制变量，主回路输出作副回路设定值，副回路输出控制执行机构，采用此串级pid控制结构，有效解决了温湿度之间的强耦合关系，能够分别对温度和湿度进行精确控制，提高了控制精度，减少了温湿度的波动，满足了高温高湿工况下对室内环境的严格要求；

25、本发明通过对主、副回路pid控制参数的优化以及干扰补偿和自适应调整，使组合式空调系统能够快速响应室内外环境变化和热湿负荷的波动，迅速将温湿度调节到设定值附近，此外，根据实际工况和控制效果实时调整控制参数，避免了传统控制方法中可能出现的过度调节和能源浪费现象，降低了组合式空调系统的能耗，提高了能源利用效率；

1.一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，其特征在于：所述构建组合式空调系统的串级pid控制器，其中，主回路pid控制的输出作为副回路pid控制的设定值，副回路pid控制的输出直接控制组合式空调的执行机构。

3.根据权利要求2所述的一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，其特征在于：所述组合式空调的执行机构包括制冷阀、蒸汽加热阀、热水加热阀、蒸汽加湿阀、微雾加湿阀。

4.根据权利要求1所述的一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，其特征在于：所述主回路pid控制中，所计算的偏差值作为该主回路的输入值，所述主回路pid算法为：

5.根据权利要求4所述的一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，其特征在于：所述主回路pid算法中，主回路pid的比例系数kp1取值为0.8，主回路pid的积分时间常数ki1取值为0.05，主回路pid的微分时间常数kd1取值为0.2。

6.根据权利要求1所述的一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，其特征在于：所述副回路pid控制中，所计算的偏差值作为该副回路的输入值，所述副回路pid算法为：

7.根据权利要求6所述的一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，其特征在于，所述副回路pid算法中，副回路pid的比例系数kp2取值为0.6，副回路pid的积分时间常数ki2取值为0.03，副回路pid的微分时间常数kd2取值为0.1。

8.根据权利要求1所述的一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，其特征在于，所述副回路pid控制之后，还包括：

9.根据权利要求8所述的一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，其特征在于：所述干扰补偿与自适应调整中，当室外温度升高导致室内热负荷增加时，增大主回路pid控制的比例系数kp1；当室内湿负荷增大时，增大副回路pid控制的积分时间常数ki2。

10.根据权利要求1所述的一种高温高湿工况下组合式空调的串级pid控制方法，其特征在于，所述副回路pid控制之后，还包括：