[发明专利]基于极点配置和帕德近似的空调系统温度控制方法

权利要求书

1.一种基于极点配置和帕德近似的空调系统温度控制方法，其特征在于，空调系统温度控制模型表示为：

其中，G₁(s)表示被控温度对象的传递函数，T为被控温度对象的时间常数，K为放大系数，τ为温度对象的延迟时间，s为被控的温度对象的值；

e^-τs采用帕德近似算法，其表达式为：

其中，1，k的值越大，近似就越精确；当1＝k时，一阶的表达式为，

e^-τs≈(2-τs)/(2+τs) (3)

由(1)和(3)得到此时被控温度对象传递函数，

其中，G₁(s)表示被控温度对象的传递函数，G₂(s)表示设计的控制器；用G_p(s)表示温度控制系统的传递函数，显然有

由(4)式可知被控对象的传递函数为一个二阶模型，在空调系统内采用PID控制器，用G₂(s)表示，则

其中K_p、K_d、K_i为PID控制器的三个控制参数；

根据公式(4)和(6)可得，

根据公式(5)和(7)易得，

则用于控制空调系统温度的空调温度闭环控制系统的特征方程为：(Tτ-KτK_d)s³+(2T+τ+2KK_d-KτK_p)s²+(2+2KK_p-KτK_i)s+2K_i＝0；

当所述特征方程求解得到的特征根中有一对共轭极点，还有一个为平面直角坐标系中s轴的负半轴上的实数极点时：

(s²+2ω_nξs+ω_n²)(s+ω_o)＝0，其中ω_n为系统的无阻尼振荡频率，ξ为阻尼比，ω₀为实数极点离平面直角坐标系中坐标原点的距离；

由于s³+(2ω_nξ+ω_o)s²+(2ω_nξω_o+ω_n²)s+(ω_n²ω_o)＝(Tτ-KτK_d)s³+(2T+τ+2KK_d-KτK_p)s²+(2+2KK_p-KτK_i)s+2K_i＝0，因此

K_i＝(ω_n²ω_oTτ--ω_n²ω_oKτK_d)/2，K_p＝(2T+τ+(2+2ω_nξKτ+ω_oKτ)K_d-ω_oTτ--2ω_nξTτ)/Kτ。

2.如权利要求1所述的基于极点配置和帕德近似的空调系统温度控制方法，其特征在于，ξ的取值范围为[0.6，0.8]。

3.如权利要求2所述的基于极点配置和帕德近似的空调系统温度控制方法，其特征在于，ξ为0.707。