空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)中模糊控制技術(shù)研究

周尉杰

摘 ? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空調(diào)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾O(shè)備?？照{(diào)在變風(fēng)量控制中主要是依賴于模糊控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，通過模糊控制技術(shù)的應(yīng)用，可大幅提高空調(diào)對風(fēng)量的可變控制，從而更好的根據(jù)人們的需要來調(diào)節(jié)室內(nèi)空間的舒適度，提高了人們的生活質(zhì)量。鑒于此，本文便對空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成進(jìn)行分析，并對空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)中模糊控制技術(shù)進(jìn)行深入的研究。

關(guān)鍵詞：變風(fēng)量空調(diào) ?控制系統(tǒng) ?模糊控制

中圖分類號(hào)：TP391.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（a）-0102-02

智能化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，為各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展帶來了巨大革新。在建筑領(lǐng)域中，智能建筑的出現(xiàn)，為人們的工作和生活提供了一個(gè)舒適的環(huán)境，同時(shí)也減少了建筑的能耗，提高了能源的利用效率，推動(dòng)了人與自然之間的和諧共處。變風(fēng)量空調(diào)又被稱之為VAV空調(diào)，其也是智能建筑中的重要組成部分，在改善建筑空間舒適度中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)中，模糊控制技術(shù)是其核心所在，通過模糊控制技術(shù)的應(yīng)用，可大大提高變風(fēng)量空調(diào)的控制性能，從而實(shí)現(xiàn)了對風(fēng)量、溫度的有效控制。為此，以下便對空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)中模糊控制技術(shù)進(jìn)行深入研究。

1 ?空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)介紹

空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)主要是根據(jù)室內(nèi)空氣參數(shù)或室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷來對房間中的送風(fēng)量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而使室內(nèi)空間具備更高的舒適性。通過自動(dòng)調(diào)整房間中的送風(fēng)量，不僅能夠大幅降低風(fēng)機(jī)對動(dòng)力的損耗，還能實(shí)現(xiàn)房間溫度的穩(wěn)定，從而在節(jié)能的同時(shí)，也能更好的保證房間的舒適性。從空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)的原理上來看，其借助于組合式空調(diào)箱來對新風(fēng)和房間中的回風(fēng)進(jìn)行相應(yīng)的處理，處理過程包括混合、過濾、除濕與冷卻等，這在經(jīng)過一系列的處理后，空氣便會(huì)通過變頻風(fēng)機(jī)輸送至房間中，從而使房間的空氣參數(shù)得到自動(dòng)調(diào)節(jié)。對于空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)來說，其控制的對象主要包括兩個(gè)，一個(gè)是送風(fēng)溫度的控制，一個(gè)是送風(fēng)量的控制，在送風(fēng)溫度控制中，主要是對凍冷水閥門的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)來達(dá)到控制目的，而在送風(fēng)量控制中，則是改變變頻器中的頻率，從而使送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，進(jìn)而達(dá)到控制送風(fēng)量的目的。正是因?yàn)榭照{(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)具有節(jié)能、舒適、可控的應(yīng)用優(yōu)勢，使其在各個(gè)領(lǐng)域中得到了十分廣泛的應(yīng)用。

2 ?空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成

2.1 空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有3個(gè)：其一，空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)在改善室內(nèi)舒適度時(shí)，除了要對輸入室內(nèi)的總風(fēng)量進(jìn)行考慮以外，還要考慮風(fēng)機(jī)的運(yùn)行能耗，盡可能的以最少的能耗來取得最佳的控制效果?？照{(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)的總送風(fēng)量相比于定風(fēng)量系統(tǒng)的總送風(fēng)量來說，只占到后者的70%～90%;其二，空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)具有較好的靈活性，容易進(jìn)行改裝和擴(kuò)建，這也使其在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑中尤為適合，當(dāng)室內(nèi)格局發(fā)生變化時(shí)，只需對空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)的支端與末端裝置進(jìn)行變更，或是只需對風(fēng)口位置進(jìn)行移動(dòng)，便可有效適應(yīng)房間的負(fù)荷變化;其三是空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)從本質(zhì)上來說是一種全空氣系統(tǒng)，這也使其在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)盤管凝水或發(fā)霉等問題。

2.2 空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)的組成

空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)具有多種設(shè)計(jì)方案，不同設(shè)計(jì)方案能夠適用于不同的建筑結(jié)構(gòu)，用戶可根據(jù)自身要求來對相應(yīng)的控制方式進(jìn)行選擇。以單風(fēng)道的變風(fēng)量空調(diào)為例，其具體組成包括VAV空調(diào)箱、排風(fēng)閥門、管網(wǎng)、VAV末端裝置、回風(fēng)閥門、新風(fēng)閥門等，而在VAV空調(diào)箱中，空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)的控制回路則涉及到送風(fēng)量控制、新風(fēng)控制、排風(fēng)控制、回風(fēng)控制以及室溫控制等。

3 ?空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)中模糊控制技術(shù)研究

3.1 模糊PID控制技術(shù)的原理

在空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)中，模糊PID控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)其模糊控制功能的核心技術(shù)，在應(yīng)用模糊PID控制技術(shù)時(shí)，需要明確PID中三個(gè)參數(shù)和偏差變化率以及偏差這三者之間所具有的模糊關(guān)系，通過對偏差與偏差變化率進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，然后依據(jù)模糊控制原理來對三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線校正，即可使偏差與偏差變化率能夠始終滿足控制器中不同參數(shù)的要求，從而達(dá)到良好的控制效果。在模糊PID控制中，需要將偏差與偏差變化率當(dāng)作輸入變量，然后通過模糊理論的應(yīng)用，在線校正PID參數(shù)，從而使PID參數(shù)能夠通過自整定來滿足不同時(shí)間段內(nèi)的偏差及偏差變化率要求，依據(jù)上述模糊PID的原理即可對控制系統(tǒng)中的模糊PID控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2 模糊控制技術(shù)的實(shí)施

在空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)中，。由于空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)是對冷凍水閥門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)送風(fēng)溫度控制的，以此確保送風(fēng)溫度能夠達(dá)到設(shè)定值。同時(shí)，空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)會(huì)對送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，以此達(dá)到調(diào)節(jié)送風(fēng)量的目的。送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制需要改變其變頻器頻率，而變頻器頻率只需改變其電壓大小即可實(shí)現(xiàn)。在空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)中，其表冷器與回風(fēng)口處均設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器會(huì)對回風(fēng)口的溫度進(jìn)行檢測，并將其當(dāng)作送風(fēng)溫度?？照{(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)主要涉及室內(nèi)溫度控制與送風(fēng)溫度控制兩個(gè)部分，因此在這兩個(gè)控制部分中分別安裝相應(yīng)的模糊PID控制器。在該模糊PID控制器中，共包括一個(gè)雙輸入和三個(gè)輸出，其中，設(shè)定溫度r和實(shí)際溫度y所具有的偏差e和偏差變化率ec是模糊PID控制器的輸入變量，通過模糊化后，偏差e轉(zhuǎn)變成E，偏差變化率轉(zhuǎn)變成EC，而參數(shù)a、i、d則是模糊PID控制器的三個(gè)輸出變量。在模糊控制技術(shù)中，首先要對模糊化后的偏差語言變量進(jìn)行選取，包括PB、PS、NS、NB、NM、Z0、PM，則其論域是[-3，-2，-1，0，1，2，3]，該偏差語言變量中的隸屬函數(shù)需要選擇相應(yīng)三角形函數(shù)。其次是要對模糊化后的偏差變化率語言變量進(jìn)行選取，包括PB、PS、NS、NB、PM、Z0、NM，則其論域是[-0.3.-0.2，-0.1，0，0.1，0.2，0.3]，其偏差變化率的隸屬函數(shù)也需要選擇相應(yīng)的三角形函數(shù)。結(jié)合PID控制器的控制原理，參數(shù)a能夠提高系統(tǒng)對控制命令的響應(yīng)速度，提高控制精度，參數(shù)i能夠消除穩(wěn)態(tài)誤差，參數(shù)d能夠提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制性能，以此分別確定這三個(gè)參數(shù)的論域，然后選擇相應(yīng)的三角形函數(shù)來當(dāng)作參數(shù)a、i、d的隸屬函數(shù)，利用相應(yīng)的控制規(guī)則，并將專家經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，即可生成室內(nèi)溫度控制與送風(fēng)溫度控制這兩個(gè)部分的模糊控制規(guī)則表。在得到模糊控制規(guī)則表以后，可通過最大隸屬度平均法來實(shí)施反模糊化，進(jìn)而得到其三個(gè)輸出參數(shù)的控制增量。

4 ?結(jié)語

總而言之，空調(diào)作為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾募矣迷O(shè)備，對于改善室內(nèi)環(huán)境的舒適度具有十分重要的作用。與此同時(shí)，人們對空調(diào)的控制性能也提出了更高的要求，這也使變風(fēng)量空調(diào)受到越來越多人的歡迎與青睞。而對于變風(fēng)量空調(diào)來說，其對于風(fēng)量的控制是一個(gè)典型的非線性控制問題，如果僅僅采用傳統(tǒng)的控制方法及理論，勢必會(huì)存在很大的局限性。而將模糊控制理論應(yīng)用于空調(diào)的風(fēng)量控制問題中，通過模糊控制技術(shù)來進(jìn)行風(fēng)量控制，則可大幅提升變風(fēng)量空調(diào)的控制性能，從而為變風(fēng)量空調(diào)的技術(shù)研發(fā)工作提供了可靠的技術(shù)支持。

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