發布時間：2017-05-09所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 變頻中央空調能夠為人們生活和工業生產提供更加優質的服務，其越來越被廣泛的使用，本文以下內容將對變頻中央空調房間溫度的智能控制進行簡要的分析，以供大家參考借鑒之用。
【摘要】：變頻中央空調能夠為人們生活和工業生產提供更加優質的服務，其越來越被廣泛的使用，本文以下內容將對變頻中央空調房間溫度的智能控制進行簡要的分析，以供大家參考借鑒之用。
【關鍵詞】：變頻；中央空調；智能控制；模糊控制；神經網絡控制
Abstract: The frequency central air conditioning to provide more quality services for people living and industrial production, more and more widely used, the following in this article will be frequency central air-conditioning room temperature intelligent control for a brief analysis, for everyone use of references.
Key words: frequency; central air conditioning; intelligent control; fuzzy control; neural network control
中圖分類號：TU831.3+5 文獻標識碼：A 文章編號：
1、前言
改革開放以來，隨著經濟的不斷發展和人民生活水平的不斷提高，我國的工業生產和人們的生活都對環境提出了更高的要求，工業生產要求恒溫恒濕，人們的生活要求舒適，在這種情況下，變頻中央空調越來越被廣泛的應用。變頻空調是在普通空調的基礎上選用了變頻專用壓縮機，增加了變頻控制系統。它的基本結構和制冷原理和普通空調完全相同。變頻空調的主機是自動進行無級變速的，它可以根據房間情況自動提供所需的冷（熱）量，當室內溫度達到期望值后，空凋主機則以能夠準確保持這一溫度的恒定速度運轉，實現“不停機運轉”，從而保證環境溫度的穩定。本文以下內容將對變頻中央空調房間溫度的智能控制進行簡要的分析，以供大家參考學習之用。
2、變頻中央空調房間溫度的智能控制
房間溫度控制系統是一個復雜的熱力系統, 房間負荷隨著室內人數、室外溫度、濕度等參數的變化而隨時變化,是一個典型的強耦合、參數時變的非線性系統, 精確數學模型的建立非常困難,采用經典的或現代的控制理論,難以取得滿意的控制效果。本文采用模糊技術和神經網絡技術分別介紹了模糊控制器和神經網絡控制器,將二者與傳統的PID控制器進行了比較,分析總結了各自的控制性能。
第一，建立空調房間的模型，根據作者多年的工作經驗及參考其它相關書籍發現，空調房間是一個復雜的熱力系統,要想用精確的數學模型來描述從而得出準確的系統參數是十分困難的, 因此在建立數學模型時作如下簡化：將室溫按集中參數來處理和不考慮室溫的滯后、將外界環境的變化作為被控系統的擾動輸入、假設被控房間的溫度均勻、忽略圍護結構的蓄熱量、忽略內部空氣流動和太陽輻射等因素的影響。根據能量守恒定律,即單位時間內進入房間的能量減去單位時間內由房間流出的能量應等于房間內能量蓄存量的變化率,則可根據空調房間的尺寸，就可以建立相應的數學模型，然后根據數學模型建立相應的空調房間的仿真模型。
第二，神經網絡控制器的設計，神經網絡是模仿人腦神經系統, 它是以一種簡單計算-處理單元( 神經元) 為節點,采用某種網絡拓撲結構構成的活動網絡,能從微觀結構和性能上對人腦抽象、簡化,反映人腦功能的信息處理、學習、聯想、模式分類、記憶等若干基本特征。神經網絡在控制領域中的應用主要有兩種,一是用于系統建模,二是用于構造控制器。有一種神經網絡控制器是一個三層的BP 網。這種BP網絡可以實現從輸入空間到輸出空間的非線性映射, 是全局逼近網絡,算法簡單,且應用較成熟。具體的結構和算法是：第一層2個神經元,傳遞函數采logsig;第二層20 個神經元,傳遞函數采用logsig;第三層1個神經元,采用purelin 為傳遞函數;采用改進的BP算法trainlm 對網絡進行訓練。
第三，模糊控制器的設置，模糊控制的核心是模糊控制器, 它是按照人的實際操作經驗通過模糊算法模仿人的操作策略, 實現以機器代替人的生產過程的自動控制設備。實質上反映的是輸入語言變量和輸出語言變量以及語言規則的模糊定量關系和算法結構。設計一個模糊控制器主要需完成以下三個任務,即精確量的模糊化、模糊推理、反模糊化。若采用二維模糊控制器,其輸入量為溫度測量值與溫度設定值的溫差以及溫差變化率,輸出量為變頻器調頻比的變化值，采用模糊關系矩陣法來設計二維模糊控制器。
第四，PID 控制器的設計，對于PID 控制器的建模比較簡單,因為在軟件Matlab中的仿真工具箱中有現成的模型,只需從Simulink Ext ras子庫中調用即可。但它各參數的確定比較困難,需要建立好控制系統后經過反復的仿真實驗后才能確定。通過仿真實驗,最后確定PID的三個時間常數分別為：比例常數Tp = 0.1s,積分時間常數TS = 0.25s,微分時間常數Td= 0.06s。
第五，仿真分析，對模糊控制的仿真系統進行仿真,仿真時間為1000s,得到曲線,其中曲線為量化因子ke 分別為14、12. 98、10 時得到的控制曲線,從中可以得出,ke的值越小,穩態誤差越小,但動態性能較差, 不穩定。ke的值越大系統的動態性能越好,但穩態誤差較大。通過改變PID 控制器的3個時間常數對PID 控制系統進行仿真實驗,仿真時間為1000s,從中可得出,當外界溫度按正弦規律變化時,曲線以26℃為中心上下波動,誤差在[ - 0. 8, +0. 8]之間,為了消除超調量將Tp調節到原來的1/ 20,發現得到的曲線與原曲線幾乎重合,這說明控制器的性能并沒有得到很大的改善,減小Tp 并不能完全消除超調量。為了消除控制曲線的波動,增大Td到原來的20倍或者增大積分時間Ts可以發現波動幅度并沒有減少。
從以上可以看出,即使PID 的3個參數選擇適當, 當系統處在波動狀態時,也很難將穩態誤差控制在較小的范圍內。為了更好的比較3個控制器的控制性能,將PID、模糊、神經網絡控制器的曲線進行比較可以發現，當溫度在[28, 36]℃之間按正弦規律變化時, PID 控制雖然也能滿足要求,但控制的快速性、準確性和穩定性均不如模糊控制器和神經網絡控制器,因此它的控制性能最差。但是當外界環境溫度變化頻繁時,模糊控制器和神經網絡控制器均能使室內溫度迅速穩定在設定溫度26℃,超調量較小。
模糊神經網絡控制器較模糊控制器的靜態性能好,穩態誤差不到0.05℃,動態性能不如模糊控制器,有輕微的震蕩,而模糊控制器較穩定。第六，房間門等條件的擾動增大時，盡管采用智能控制也無法實現控制系統的穩定工作,建議控制系統采用串級結構的復雜調節系統,控制器采用以上兩種以上的智能方法�？照{末端采用變頻風機，在送風時將風門或風閥完全打開,避免了多余能量的消耗,能實現真正意義上的節能。
在實際的控制中, 房間溫度傳感器的個數以及其安放位置應該慎重選擇，一般應選擇兩至三個傳感器, 將它們安放在房間的不同位置,溫度的測量值取它們的平均值,這樣可以避免溫度測量不能反映真實值而引起控制器的誤差。
3、變頻中央空調概述
變頻空調的控制過程是: 設置在室內的溫度傳感器檢測到室內的實際溫度, 將其與設定溫度值相比較, 當檢測到的實際溫度值與設定溫度值出現差值時, 求出其溫差和溫差變化率并送給控制器, 控制器經過計算給出風機的轉速值并通過執行器調節風機的轉速值, 改變送入室內的風量, 從而達到調節房間溫度的目的。
變頻空調的工作原理是: 空調系統根據房間負荷的變化以及室內參數要求的改變, 通過調節變頻器的頻率, 改變風機的轉速, 自動調節送入室內的風量( 當達到最小送風量時適當調節送風溫度) , 以滿足室內人員的舒適性要求或其它工藝要求。 但是, 要實現變頻器對送風量有效、合理、高效的調節, 必須建立自動控制系統對送風量實現閉環控制, 準確地根據空調舒適性參數的反饋, 調節變頻器的動作, 控制室內參數。
在變頻變風量送風系統中, 送風參數是穩定的, 由其它控制設備控制, 送風量是變化的。被控對象為空調房間, 執行機構是變頻器、電機和風機。變頻變風量送風系統,其優點是真正按溫度控制調節風量, 并隨風量變化調節流量, 大大降低了電耗, 它不僅降低了空調的運行成本, 還能更好的滿足人們對房間空氣溫度、濕度等舒適性指標的要求, 同時也不會造成很大的噪音污染。
4、結尾
由于變頻空調具有十分明顯的優勢，變頻中央空調的應用空間將會是非常大，而且隨著科技的不斷發展，相信定能將變頻中央空調中存在的問題解決掉，以為國家經濟發展和人民生活水平的提高做出更大的貢獻。
【參考文獻】
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[2] 《智能大廈系統工程》李林等，北京電子工業出版社
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