跨临界CO_2制冷系统性能分析

介绍几种典型的跨临界CO_2制冷系统并建立数学模型,基于这些模型,对比各系统的COP,并可能影响COP的因素,包括气体冷却器压力、储液器压力、回热器,并行压缩机以及喷射器。结果表明,在给定工况下,普通跨临界CO_2制冷系统的COP为2.72,增加回热器后COP提高2.6%,并行压缩CO_2制冷系统的COP提高16.5%,带喷射器的跨临界CO_2制冷系统的COP提高25.7%。在并行压缩系统中,通过储液器压力优化可以降低8%的压缩机功耗,喷射器可以降低最优储液器压力1 MPa左右。     

四种跨临界CO2压缩式热泵系统的热力性能研究

CO2是具有很大潜力的天然替代工质之一,CO2跨临界循环放热过程中具有较大温度滑移,与水侧温升过程相匹配,因此适合用于热泵热水器系统。国内外学者提出了许多提高跨临界CO2循环效率的方法,其中包括引入回热器、喷射器等设备,从不同角度对比分析在常规跨临界CO2热泵系统中引入回热器、喷射器后系统的性能变化。本文在前人工作的基础上,建立相关热力学计算模型,并进一步对四种不同形式的跨临界CO2热泵系统（常规跨临界CO2热泵系统（TCHS）、带回热器的跨临界CO2热泵系统（TCHSI）、带喷射器的跨临界CO2热泵系统（TCHSE）及带喷射器与回热器的跨临界CO2热泵系统（TCHSEI））的性能进行研究,对比分析排气压力一定的情况下四种循环的热力性能;从最优排气压力的角度出发,分析对比不同系统中气冷器出口温度变化对系统最优排气压力和制热系数的影响,以及喷射器等熵效率对系统性能的影响。以上研究为CO2压缩式热泵系统的实用化进展奠定良好的理论基础。     

跨临界CO_2热泵系统最优排气压力的极值搜索控制

ESC控制策略可以自动搜索性能指标最佳时系统所对应未知的或缓慢变化的系统输入,实际为一种基于梯度信号调制解调的动态搜索方法。本文针对空气源跨临界CO_2热泵热水器系统,选取压缩机排气压力设定值作为ESC控制器的输入,采用COP作为系统性能的输出指标,即极值搜索控制的反馈信号。通过搭建空气源跨临界CO_2热泵热水器的动态模型仿真平台,针对恒定工况,变环境温度条件和实时温度条件分别进行了模拟仿真。仿真结果表明,ESC可以搜索恒定或者系统边界变化时最佳的系统输入值,ESC控制的最优排气压力稳态误差在1.0%以内,与基于模型的控制结果相比,最优排气压力的控制偏差也在5%以内,验证了ESC控制策略的可行性和准确性。     

CO2食品冷冻冷藏制冷系统的性能分析

对用于食品冷冻冷藏的几种不同形式的CO2跨临界双级压缩制冷循环进行热力计算,通过性能分析对比得出,采用两级节流中间完全冷却的CO2跨临界制冷循环,系统的能耗小、运行性能好、初投资少。     

跨临界CO2蒸气压缩式制冷与热泵技术综述

CO2制冷剂及跨临界循环模式以其环境友好性、高温制热性、低环境温度适应性、全工况范围高效性等众多优势成为制冷领域中最热门的研究课题之一。本文分别讨论了跨临界CO2制冷或热泵技术在车辆空调、建筑采暖与热水供应、烘干产业、商超冷链等行业中的发展现状,基于发展现状总结并预测了跨临界CO2技术的未来发展趋势。CO2制冷技术在车辆热管理领域发展前景广阔,制热能力明显优于采用R134a、R407C、R1234yf等制冷剂的方案,但制冷性能及整车综合热管理技术还有待进一步研究提升;在建筑采暖与热水供应领域,跨临界CO2技术的开发已较为完备,针对不同的温度需求有不同的结构优化方案,下一步研究将主要针对现有成熟技术的产业化而开展;烘干产业中的跨临界CO2技术正在快速进步的过程中,虽然分布式小型烘干设备的新能源化改造任重道远,但节能与环保优势显著的跨临界CO2技术仍具备优异的推广前景;跨临界CO2技术在商超冷链中的Booster技术已较为成熟,优良的节能环保优势也进一步将该技术推向冰雪场馆制冷领域,在该领域中跨临界CO2技术的冷热综合应用将是下一阶段的主要研究方向。喷射器、涡流管、膨胀机等压力能回收技术的深入研究是提升系统能效的重要方法,而智能控制技术是跨临界CO2系统实时性能优化的必要保障,这两方面将成为下一阶段跨临界CO2技术研究的主要任务。     

送风温度对车用跨临界CO2制冷系统影响的仿真研究

为研究送风温度对实际车用跨临界CO₂制冷系统综合性能的影响,借助GT-Suite仿真软件,建立了单级跨临界CO₂制冷系统的仿真模型。基于设计的三种工况,在风量设置上限的情况下对比了不同送风温度下系统的性能,提出了有效COP_eff的概念并对此进行研究。结果表明：在其他工况相同的条件下,提高送风温度可以提高系统的COP、有效COP_eff以及带风机功耗的有效COP_{eff, b};在低冷负荷工况下,考虑系统风机功耗后的综合性能COP_b存在最优值为3.819,即系统存在对应的最优送风温度,但当负荷增大至一定水平时,最优送风温度不再存在。     

CO_2跨临界循环与常规制冷剂循环性能比较

在制冷空调产品及热泵热水机国家标准规定的名义工况下,比较CO2跨临界循环与R22,R410A和R404A单级蒸气压缩循环的理论循环效率。结果表明:在空调制冷名义工况下,R22理论循环效率最高,CO2的理论循环效率只有R22的50%~60%;在热泵热水机名义工况下,CO2的理论循环效率最高,可以达到R22的145%;CO2跨临界循环受冷却器压力及出口温度2个方面的影响,适当降低CO2冷却器出口温度可改善循环效率,应用CO2制冷剂需要通过改善循环和优化控制提高系统的能效。     

地埋管换热器变热流工况下换热模型及其试验验证

在制冷空调产品及热泵热水机国家标准规定的名义工况下,比较CO2跨临界循环与R22,R410A和R404A单级蒸气压缩循环的理论循环效率。结果表明：在空调制冷名义工况下,R22理论循环效率最高,CO2的理论循环效率只有R22的50％～60％;在热泵热水机名义工况下,CO2的理论循环效率最高,可以达到R22的145％;CO2跨临界循环受冷却器压力及出口温度2个方面的影响,适当降低CO2冷却器出口温度可改善循环效率,应用CO2制冷剂需要通过改善循环和优化控制提高系统的能效。     

CO2跨临界双级压缩带膨胀机制冷循环研究

摘要针对CO2制冷能效低的特点,本文建立了双级压缩带膨胀机CO2跨临界制冷循环热力学模型,在考虑实际循环中不可逆损失因素影响在基础上,对循环进行了性能系数、热力学完善度和单位制冷量炯损失等指标进行了分析计算,并与双级压缩节流膨胀CO2跨临界制冷回热循环和R22简单制冷循环进行了比较。     

机械过冷跨临界CO_2热泵供暖系统性能分析

采用辅助的蒸气压缩循环进行过冷,可改善传统跨临界CO_2热泵系统用于冬季供暖性能。本文通过构建机械过冷跨临界CO_2热泵系统的热力模型,分析了机械过冷跨临界CO_2热泵系统供暖工况下的运行特性,结果表明:机械过冷CO_2热泵系统存在最大COP,对应最优排气压力和过冷度,标准工况下比常规CO_2系统能效提高15.9%。该系统可有效解决常规CO_2热泵回水温度过高导致COP迅速衰减的问题,当回水温度由40℃升至50℃时,常规系统COP下降16.9%,而机械过冷热泵系统COP仅下降8.4%。通过改进可有效降低CO_2压缩机的排气压力和温度,且供水温度越低排气压力降低效果越显著。机械过冷循环工质的选取会影响系统整体性能,选取的11种过冷循环工质中能效最高的为R717,最低的为R1234yf。在低环境温度工况下性能的提升更加明显,通过配置小型常规工质蒸气压缩循环即可实现CO_2热泵系统性能显著改进,经济性优势明显。     

基于改进FNN-CCC的双伺服压力机同步控制策略研究

目的 改善双伺服压力机同步控制策略的动态响应性能和鲁棒性,提升双伺服压力机的单轴跟踪精度和双轴同步精度,实现成形过程的高精度位置控制。方法 建立双伺服压力机驱动系统数学模型,分析系统同步误差来源,结合模糊神经网络单轴控制算法,引入迭代学习律,设计一种改进模糊神经网络-交叉耦合（FNN-CCC）同步控制器。基于系统控制模型进行单轴阶跃响应特性与双轴正弦跟随特性仿真,搭建嵌入式双伺服压力机驱动系统试验平台,在偏载干扰条件下进行双轴同步控制试验,验证所提出理论的有效性。结果 仿真结果表明,与模糊控制算法和BP神经网络控制算法相比,该控制器单轴控制算法的超调量分别减少了11.5%和25.5%,调节时间分别减少了48.8%和34.4%,具有更好的动态响应性能。与原控制器相比,改进后的交叉耦合同步控制器最大双轴同步误差降低了65.7%,同步控制精度有所提高。试验结果表明,与传统PID-交叉耦合控制器相比,改进的FNN-CCC控制器有更好的控制性能,在热冲压合模成形阶段,单轴跟踪误差分别减小了81.8%和75.0%,双轴同步误差减小了69.2%。结论 所提出的同步控制策略在偏载干扰条件下具有较好的动...     

基于神经网络反馈控制的混沌运动的仿真研究

摘要：本文应用神经网络反馈控制策略,对混沌系统进行控制研究。首先利用神经网络能够高精度逼近非线性系统的特点,通过系统辨识建立要研究的混沌系统的神经网络模型,然后控制器应用此系统模型对混沌运动进行反馈线性化控制,将混沌吸引子中的不稳定周期轨道镇定到不动点,或诱导到各个周期轨道。对Lorenz混沌系统的仿真结果表明,神经网络反馈控制混沌的方法具有有效性。     

气辅注塑成型注气压力的模糊神经网络控制研究

针对气辅注塑成形的注气压力精确控制要求,设计了具有５层结构的模糊神经网络控制器和控制算 法,利用神经网络的学习能力实现对模糊逻辑规则的优化,改善了系统的适应性。对系统３段压力控制的仿真 分析,验证了模糊神经网络控制模型的可行性,控制效果良好。     

基于模型预测控制的高速柔性并联机构振动控制

由于高速柔性并联机构系统的非线性和不确定性,提出一种鲁棒模型预测振动控制策略以抑制系统的振动响应。以压电陶瓷为作动器,电阻应变片为传感器,采用有限元方法和模态截断技术建立机构不精确动力学模型。机构动力学模型中的非线性因素、耦合因素及系统高阶模态影响作为扰动,将模态力视为不确定扰动,并且考虑输出噪声对系统的影响,建立系统动态响应的预测模型,以预测输出值。采用Kalman滤波估计器估计系统状态量,以控制电压及其变化率为约束条件,将系统性能指标和约束条件化为一个标准二次规划优化问题,通过求解这一优化问题来得到最优控制输出,形成滚动优化控制输出来抑制系统振动响应。采用表征作动能量的可控性指标和表征观测信号能量的可观性指标,确定作动器和传感器的最优位置。以新型2自由度并联机构为实例,采用实验模态方法得到系统的前2阶固有频率和阻尼比,与有限元方法得到的结果比较分析表明理论模型不精确。基于该模型采用dSPACE实时仿真系统和MATLAB/Simulink搭建鲁棒控制系统,进行振动主动控制试验研究。试验结果表明,所设计的控制器能有效地抑制柔性构件产生的弹性振动,验证了控制器的有效性和鲁棒性。     

斜拉索振动的ER-MR阻尼器半主动神经网络控制

建立了采用ER—MR阻尼器作斜拉索的基于神经网络的半主动控制方法。该方法采用离线训练好的神经网络兼作系统状态观测器和系统控制器，并根据ER／MR阻尼器特点，引入面向速度剪切的半主动控制策略，实现神经网络对斜拉索进行在线带自反馈的半主动控制。数值试验的结果表明：采用神经网络进行半主动控制，能够达到很好的控制效果，整条斜拉索的振动都得到有效的抑制。     

半桥逆变型磁共振式无线充电系统建模与控制

针对半桥谐振逆变型磁共振式无线充电(MCR-WCT)系统工作状态模糊、高阶非线性、控制理论不成熟等问题,在建立半桥谐振逆变电路等效模型的基础上,采用广义状态空间平均法(GSSA)对MCR-WCT系统进行大信号和小信号建模,在GSSA模型的基础上设计电流单闭环控制器,制定基于BP神经网络的自整定PID控制策略。最后,通过Matlab编程对GSSA大信号模型进行暂态和稳态分析,对比Simulink模型仿真结果验证GSSA模型的可行性;通过Matlab仿真对比经典PID控制和BP神经网络自整定PID控制策略,在电流设定值为1 A的阶跃响应中,BP神经网络自整定PID控制在0.25 ms内达到稳态,稳态误差在2%内,最大超调量只有5%,相比经典PID控制具有更好的动静态性能。     

PDF策略在变载荷高性能控制系统中的设计及仿真

为了实现非线性变化的变载荷负载系统的高性能控制,通过集成基于MATLAB的PDF（伪微分反馈）控制器模型、PMSM电机驱动及控制模型和基于ADAMS的执行传动机构和负载实体三维模型的方法,建立基于PDF控制策略和变载荷负载特性的控制系统设计和性能仿真模型,实现基于PMSM伺服电机驱动变载荷负载对象的控制系统集成设计和系统异构模型集成仿真．同时,在该系统模型构架基础上,进行PDF控制器设计和仿真验证．通过与传统PID算法的控制仿真结果比较,表明了PDF控制算法在变载荷负载情况下的控制精度、抗干扰能力、鲁棒性等方面的特点及在一定程度上较PID算法的优越性．