目前,随着人们生活水准的提高,空调系统的利用已经普及到千家万户。作为变风量空调系统(Variable Air Volume Air Conditioning System,VAVACS)中的关键部件之一,空调房间所配置的变风量末端装置(Variable Air Volume Box,VAV-Box)往往采用整数阶PID或PID-PI串级的调节方式。这样会导致表征空调房间的关键参数—室温T_n的调节时间较长、稳态误差及超调量均较大的问题,难以满足空调工艺要求和取得预期的控制效果。鉴于此,针对基本型压力无关型VAV-Box,本文提出室温PI~λD~μ-室内送风量PI~λ串级控制策略和修正的人群搜索算法实施这两个控制器参数整定的设计理念。此外,加入Smith预估补偿器以提高该分数阶PID串级控制系统的稳定性,从而实现预期的控制效果和提升空调室内舒适度的目的。首先,结合变风量空调工艺要求和分数阶PID控制技术,分别建立VAV-Box作用的该室温PI~λD~μ-室内送风量PI~λ串级控制系统各环节的传递函数。其次,通过对标准人群搜索算法中惯性权值w的改变,提出修正的人群搜索算法对这两个控制器的8个参数进行整定,获取最佳值;并根据室外温度的变化,由新风温度补偿器输出变化的室温设定值,实现T_n的随动调节。最后,借助MATLAB\Simulink工具,对该分数阶PID串级调节系统进行组态和数值模拟其控制效果。结果表明:基于修正的人群搜索算法的控制器参数整定和该分数阶PID串级调节系统在理论上是可行的,且相应的室温控制指标可满足空调工艺的相关要求。本文主要的研究内容如下:1.基于分数阶PID控制的基础理论,通过改进的Oustaloup滤波算法设计分数阶PID控制器,构建PI~λD~μ和PI~λ控制器的Simulink模块,且进行功能封装。通过算例验证,表明PI~λD~μ控制器的性能优于整数阶PID控制器。2.基于对基本型压力无关型VAV-Box的空调运行工艺和相关的自控技术的分析,确定室温PI~λD~μ控制器为主控制器和室内送风量PI~λ控制器为副控制器的串级控制策略,并分别对室温被控对象、新风温度测量变送器、室温测量变送器、室内送风量测量变送器、室温PI~λD~μ控制器、室内送风量PI~λ控制器和VAV-Box送风调节阀进行建模。进行了空调区冷、热负荷和送风量的计算及主要设备的选型。3.对标准人群搜索算法的重要参数—惯性权重w,加以非线性指数函数变化的改进,提出了一种修正的人群搜索算法,应用于上述的室温PI~λD~μ控制器和室内送风量PI~λ控制器的参数整定。通过经典函数算例,验证该修正的人群搜索算法的收敛性和多样性。此外,将修正的输入偏差绝对值的时间积分(Modified Integrated Time and Absolute Error,MITAE)函数作为修正的人群搜索算法的适应度函数J。通过单位闭环负反馈PID控制系统的数值模拟和水箱液位PID控制系统的实验验证,验证了修正的人群搜索算法在PID控制器参数整定方面的可行性。4.在空调冬、夏季运行工况下,借助Simulink工具,对该室温PI~λD~μ-室内送风量PI~λ串级控制系统进行组态和仿真。结果表明,控制效果良好和获取了8个控制器参数的最佳值。5.对于相同的VAV-Box室温被控对象,分别进行了其它4种调节方式:室温PID单回路、室温PI~λD~μ单回路、室温PID-室内送风量PI串级和室温PI~λD~μ-室内送风量PI串级调节的数值模拟。基于结果分析,在室温的稳态误差、超调量和调节时间等控制性能指标方面,本文提出的室温PI~λD~μ-室内送风量PI~λ串级控制策略及基于修正的人群搜索算法的控制器参数整定是优于其他4种控制方式。