关于模糊控制器在中央空调控制系统中的应用

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1、2007年第1期制冷与空调47模糊控制器在中央空调控制系统中的应用∗林喜云沈国民谢军龙（华中科技大学环境学院430074）【摘要】分析了中央空调系统的特性，并对其各个部件建立数学模型，基于MATLAB环境下，利用simulink和fuzzy工具箱，对空调系统采用PID控制与模糊控制器的仿真比较，通过仿真结果显示，空调系统采用模糊控制具有较强的鲁棒性，波动小等优点。【关键词】模糊控制；空调机组；仿真ApplicationsofFuzzyControllerinCentralAir-conditioningControllingSystemLinXiyunShenGuominXieJunlong(

2、HuazhongUniversityofScienceandTechnology430074)【Abstract】Analysesthecentralair-conditioningsystemfeaturesandestablishesmathematicalmodelsofitsvariouscomponentsbasedontheMATLABenvironmentusingsimulinkandfuzzytoolbox,comparingair-conditioningsystemswithPIDcontrolandfuzzycontroller,thesimulationresults

3、indicatethattheuseofair-conditioningsystemsfuzzycontrolhasstrongrobustness,advantagessuchassmallfluctuations.【Keywords】Fuzzycontroller；AHU；Simulation1引言有效地控制。模糊控制结构图：HCAV系统对建筑物提供冷、热，以维持建筑物内有一个舒适的空间环境。随着近几年的空调业的发展，其能耗越来越大，对它的节能运行提出了更高的要求。但是由于中央空调系统庞大，反应速度较慢、滞后现象较为严重，给HVAC系统的节能运行增加很多的困难，随着现在控制理论的发图1－模

4、糊控制结构图展，更多更先进的控制技术应用到空调领域内，对2.1模糊控制器的设计【2】HVAC的控制要求主要是优化能源消耗，提高控制1）确定模糊控制器的输入、输出变量。模【1】性能；就是提高和改进系统反映时间、超调量、糊控制器选用空调系统的回风T与温度设定值Td振幅等等，同时确保系统最小能耗。的误差e＝T-Td及其误差变化ε=de/dt作为输入语在这篇文章中，对加热HVAC系统各个组成言，加热盘管阀门开度u。要求温度变化范围oo配件进行数学建模，为建模具有普通性，采用一般−2C≤e≤2C,语言e的取值：{负大NB，负小的空调系统，即系统由空调房间、空调机组（AHU）、NS，零ZE，正小PS，正大

5、PB}，语言值隶属函数风机、管道组成。空调机组由盘管、加热器、风机、选择三角形；误差变化率范围喷淋室、混风箱组成。oo−0.5C/s≤ε≤0.5C/s，语言变量取值{负大2模糊温度控制NB,负小NS，零ZE，正大PS，正小PB}，语言隶近几年来模糊控制技术的迅速发展已成功属函数选择三角形；输出量u的取值{关闭CB，小应用于许多领域，对非线性、大惯性、大滞后对象开CS，半开M，大开OS，全开OB}，语言隶属以及复杂的和难以建立数学模型的系统能简单而函数选择梯形；图形如下：∗林喜云，女,1980年出生，华中科技大学建筑环境与设备工程在读硕士研究生硕士48制冷与空调2007年第1期模糊控制器的设计是

6、在Matlab工具箱的Fuzzy中完成的，把上面设计好的文件保存为fzy2.fis，仿真时调用。3控制系统的仿真3.1空调系统模型图1输入量语言隶属函数图4空调系统实际模型这里只考虑冬季加热的情况：对这个模型的部件建立数学模型。热盘管模型加热盘管是水通过热传导，来调节处理空气，【3】图2输出量语言隶属函数以适应空调房间要求，建立模型的假设条件：2.2控制规则表a）通过盘管的水流量是常数模糊控制规则是由一组IF-THEN的控制规b）盘管高传导，热阻可以忽略不计律组成的，实际上是将操作员的控制经验加以总结c）管外部的空气温度假定为常数，供水温度而得出的一条条模糊条件语句的集合。确定模糊控T，回水温

7、度Twiwo制规则的原则是必须保证控制器的输出能使系统【2】输出响应的动态特性达到最佳。基于上面的分析根据能量平衡：我们可以得到下面的模糊控制规则表。同时可以得dTcoC=fρC(T−T)+(UA)(T−T)ahswwpwocoaoco到模糊控制器的输入和输出曲面图。dt控制规则表1+fρC(T−T)输出u温差esaapamcoNBNSZEPSPBo其中：Tco－通过盘管的空气温度C温NBOBOB