一般在負(fù)荷變化較大的大型中央空調(diào)系統(tǒng)中，采用溫度恒定和改變風(fēng)量的調(diào)節(jié)方式，從而使控制房間的送風(fēng)量隨系統(tǒng)負(fù)荷的變化而變化的中央空調(diào)系統(tǒng)叫做變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)最大優(yōu)點(diǎn)就是a節(jié)能，如果全年運(yùn)行，可節(jié)約能耗 40%~60%。如今，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)逐漸被眾多的空調(diào)設(shè)計(jì)者和研究者所青睞，主要是因?yàn)樗泄?jié)能、方便、易改擴(kuò)建、運(yùn)行靈活、舒適等眾多優(yōu)點(diǎn)。然而，該空調(diào)系統(tǒng)缺點(diǎn)也特別明顯，例如，系統(tǒng)控制很復(fù)雜、在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)受干擾較多，無法精確確定其數(shù)學(xué)模型等等，因此該系統(tǒng)采用常規(guī)的 PID 控制系統(tǒng)無法達(dá)到其節(jié)能和舒適的特點(diǎn)。

根據(jù)其特點(diǎn)，本文擬將常規(guī) PID 控制和模糊 PID控制兩種方法結(jié)合起來，用于該空調(diào)控制系統(tǒng)中。模糊控制可以對常規(guī) PID 控制的參數(shù)在線進(jìn)行調(diào)整，從而滿足該空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)隨時(shí)變化的狀態(tài)，這樣的控制系統(tǒng)叫做模糊 PID 控制器，該控制器可以將兩者控制器的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮出來。和只用常規(guī) PID 控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快、超調(diào)更小，魯棒性更強(qiáng)。本文對其研究結(jié)果進(jìn)行分析、總結(jié)，希望能給同行提供一定幫助。

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?|?模糊PID控制器的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)該控制器的關(guān)鍵是先找出參數(shù)(Kp、Ki、Kd)與誤差改變量△ e、誤差 e 之間的模糊關(guān)系，即在系統(tǒng)運(yùn)行過程中不斷對△ e、e 進(jìn)行檢測，然后對三個(gè)參數(shù)進(jìn)行模糊控制在線修正以滿足不同工況(表現(xiàn)為 e 和△ e)下對(Kp、Ki、Kd)的不同要求，從而獲得良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)控制性能。圖 1 為模糊 PID 參數(shù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

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?|?變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中室內(nèi)溫度控制的仿真模型和仿真結(jié)果

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)被控空調(diào)房間室內(nèi)溫度控制的仿真模型建立的方法是：第一步是將 MATLAB/Simulink模塊庫中相應(yīng)的模塊調(diào)出并拖入其模型界面內(nèi)，然后將其各模塊之間的參數(shù)進(jìn)行對應(yīng)設(shè)置，最后用線條將各模塊之間對應(yīng)的連接好。對模糊控制的控制器來說，建立仿真模型的方法是：首先要編寫好該控制器對應(yīng)的 S-Function 函數(shù)，然后進(jìn)行封裝，這樣就建立好了MATLAB/Simulink 仿真模型。圖 2 為模糊 PID 控制的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)溫度的仿真模型

圖 3 為模糊 PID 控制的室溫階躍響應(yīng)圖

圖 4 為當(dāng)條件發(fā)生某些改變后，模糊 PID 控制的室溫階躍響應(yīng)

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?|?仿真結(jié)果分析

從上面的仿真結(jié)果可知，當(dāng)設(shè)定被控房間空調(diào)溫度 24℃時(shí)，模糊 PID 控制系統(tǒng)與常規(guī)的 PID 控制系統(tǒng)相比，有更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和更小的超調(diào)量。從圖 4 可知，當(dāng)某些條件發(fā)生改變時(shí)，被控空調(diào)房間的結(jié)構(gòu)參數(shù)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。例如，當(dāng)空調(diào)房間送風(fēng)溫度發(fā)生改變或室外的環(huán)境溫度發(fā)生改變后，若用常規(guī) PID 控制器就會(huì)發(fā)生震蕩現(xiàn)象，其控制效果無法達(dá)到預(yù)期效果。而若用模糊 PID 控制系統(tǒng)，控制效果則明顯平穩(wěn)較好。其次，就節(jié)能而言，模糊 PID 控制與常規(guī) PID 控制相比，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快、超調(diào)量更小、魯棒性更強(qiáng)；空調(diào)送風(fēng)量的值更與空調(diào)房間實(shí)際負(fù)荷大小所需的送風(fēng)量接近，可以更加體現(xiàn)出該空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能和舒適的優(yōu)點(diǎn)。

綜上所述，在變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)中，用模糊PID 控制方法要優(yōu)于目前該空調(diào)系統(tǒng)中普遍使用的常規(guī) PID 控制法，該研究結(jié)果希望能為廣大空調(diào)研究人員在變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)問題上的研究提供一定的幫助。?

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總結(jié)

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