模糊PID控制在变频空调中的应用研究

空调变风量控制系统中模糊控制技术研究空调变风量控制系统是一种常见的空调系统，它通过控制空气流量的大小来调节室内温度。

传统的控制方法往往使用PID控制器，但在实际应用中存在着一些问题，如参数难以确定、控制精度不高等。

研究新的控制方法是非常有必要的。

模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它能够处理一些多变量和非线性系统，具有一定的鲁棒性和适应性。

模糊控制在空调变风量控制系统中具备一定的优势。

在空调变风量控制系统中，模糊控制的首要任务是设计一个恰当的控制器。

需要确定输入和输出的隶属函数，即确定输入和输出的模糊集。

对于空调变风量控制系统来说，输入可以是室内温度和室内湿度，输出可以是风量大小。

还需要确定规则库，即定义一系列模糊规则，规定输入和输出之间的关系。

需要进行模糊推理，根据输入和规则，计算出输出的模糊结果，然后进行解模糊，得到最终的控制量。

模糊控制器的设计可以采用许多方法，如基于经验和规则的方法，基于神经网络的方法等。

基于经验和规则的方法是最简单且常见的，它通过人工的经验和规则来确定模糊规则和隶属函数。

而基于神经网络的方法则可以通过训练网络来获得最优的控制器。

在空调变风量控制系统中，模糊控制还可以应用于一些特殊情况下。

在室外温度剧烈变化的情况下，传统的控制方法可能无法及时调整风量大小，而模糊控制可以根据温度变化的趋势来进行预测，从而及时调整风量。

在系统出现故障或异常情况时，模糊控制也可以通过改变模糊规则或输入输出隶属函数来适应新的环境。

模糊控制技术在空调变风量控制系统中具有较好的应用前景。

通过合理设计模糊控制器，可以提高控制精度和鲁棒性，适应不同的环境和工况。

模糊控制技术也存在一些问题，如参数调整困难、运算复杂等。

还需要结合实际情况进行研究，寻找更好的控制方法和算法，进一步提高空调变风量控制系统的效果和性能。

模糊控制技术在空调系统中的应用与优化摘要：随着科技的不断进步，空调系统已经成为了现代生活中不可或缺的一部分。

然而，如何通过有效的控制手段提高空调系统的性能，成为了当前研究的热点。

本文将探讨模糊控制技术在空调系统中的应用与优化，为空调系统的控制与优化提供参考。

引言：空调系统在今天的社会中扮演着重要的角色，它不仅给人们提供舒适的室内环境，还在工业生产中起到至关重要的作用。

为了提高空调系统的性能，控制手段成为了研究的热点。

模糊控制技术因其对不确定性的强适应能力而引起了广泛的关注，并在空调系统中得到了广泛应用。

本文将探讨模糊控制技术在空调系统中的应用与优化。

一、模糊控制技术概述模糊控制技术是一种针对模糊系统建模与控制的方法。

与传统的精确控制方法相比，模糊控制技术不需要准确地建立系统的数学模型，而是通过模糊集合、模糊规则和模糊推理等方法来实现对系统的控制。

在空调系统中，模糊控制技术能够通过模糊规则和模糊推理来实现对温度、湿度等参数的自适应调节，从而提高系统的控制性能。

二、模糊控制技术在空调系统中的应用1. 温度控制空调系统主要功能之一是对室内温度进行控制，使其维持在一个舒适的范围内。

模糊控制技术能够通过将温度划分为模糊集，设计一定的模糊规则，并通过模糊推理来调节空调系统的运行状态，实现对温度的自适应控制。

这种方法能够更好地适应不同环境下温度的变化，提高系统的控制精度。

2. 湿度控制除了温度，空调系统还需对室内湿度进行控制，以提供舒适的空气环境。

传统的控制方法往往需要准确的湿度模型，而模糊控制技术具有很好的适应性和实时性，能够快速响应湿度的变化，并通过模糊推理来调节空调系统中的加湿和除湿装置，实现对湿度的精确控制。

3. 能耗优化空调系统的能耗一直是一个重要的问题。

模糊控制技术通过模糊推理来根据室内外的温度、湿度等参数，综合考虑能耗与舒适性之间的权衡，从而实现对空调系统的能耗优化。

通过动态调控制冷剂循环速度、风速等参数，模糊控制技术能够使空调系统在保证舒适性的同时，尽可能减少能耗，达到节能的目的。

电子技术• Electronic Technology60 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】模糊PID 电子膨胀阀 过热度1 引言在当前的电子技术应用领域，精确性、安全性、实时性成为控制方面的主要技术指标，特别是在外界环境变化较大，温度精度要求较高的领域，传统的一些控制手段已无法达到控温快速稳定的要求。

电子膨胀阀因其具有控制范围广、调节精度高、稳定等特性在空调系统中被广泛应用。

常用的电子膨胀阀的控制算法采用的是PID 控制算法，此算法需要建立在精准的数学模型基础上。

影响空调系统过热度的因素有很多，如空调系统负荷的扰动、环境温度的变化。

过热度对电子膨胀阀的动态响应具有一定的非线性和滞后性等，所以很难建立精确的数学模型。

通常PID 控制算法的参数经过整定、调整后不会再作改动，单一的设定不能满足各种工况的需要。

本文主要采用模糊PID 算法控制电子膨胀阀，可根据环境温度和压缩机的过热度，在线修改空调系统的制冷剂质量流量（阀门的开度）和过热度控制的PID 参数，确保电子膨胀阀工作过程中始终处于优化状态。

模糊PID 控制算法保证电子膨胀阀能精确稳定地控制室内环境温度，并且压缩机在运行过程中一直处于最佳状态。

2 系统原理变频空调电子膨胀阀调节系统原理如图1所示，系统由STM32-F407核心处理器、隔离电源模块、PT100 AD 采样单元、FET 输出变频空调电子膨胀阀的模糊PID 控制文/赵英军控制单元、0~20mA 输出单元、RS485通信接口、以太网通信接口组成。

其中PT100为温度采集传感器，FET 输出控制压缩机和风机，0~20mA 信号控制电子膨胀阀开度，RS485和以太网为监控通信接口，STM32-F407处理器实时进行AD 采样和模糊PID 控制实现对环境温度和压缩机过热度的控制。

3 模糊PID控制电子膨胀阀开度调节模糊PID 控制框图如图2 所示。

模糊控制技术在变频空调器中的应用空调技术的目标就是为要人们创造一个舒适的环境,但从室内而言，怛温环境并非是卫生和舒适的标准环境。

因为除了温度以外，还有湿度、空气流速等多种因素影响到舒适的程度。

而常规空调系统大多采用简单的机械温控开关来设定控制温度，通过压缩机的停开来实现空气调节系统的恒温控制。

这种以温度为变量的行方式一方面忽略了影响人体舒适感的多因素性；另一方在由于压缩机频繁的起动和停止，不仅压缩机易损坏，且将造成一定的能量损耗。

而采用模糊挖掘的变频式空调器，可以自动根据室内的热环境因素调节压缩机的转速，为人们创造一个舒适环境；同进也有利于节约电能，延长压缩机使用寿命。

1 变频空调器的工作原理变频空调器采用由变频压缩机、电子膨胀阀、室内外换热器和风机系统构成的可变容量制冷系统，该系统主要完成三大调节功能，即压缩机功率调节、制冷剂流调节和热交换器能力的调节。

其中压缩机功率调节由变频器完成，制冷剂流则由电子膨胀阀调节，而热交换能力由风扇调节。

变频空调器采用模糊控制技术输入作模糊技术处理后，可实现对多变量的动态控制，其控制关系如图1所示。

它包括三个输入量：室内温差及其随时间的变化率，室内热换器管壁的温度及其时间的变化率，室外热换器管壁的温度及其随时间的变化率。

输出量包括对空调器和制冷、制热、除湿、化霜、风向、风量等功能实行智能化控制.变频空调器的工作原理可参见图2，它可分为模糊输入接口、模糊推理判别决策机构和模糊输出接口三个部分。

模糊输入接口主要功能是根据本次采样得到的系统输出值，计算所选择的系统输入变量，并输入变量的精确值变为模糊量，即将在被控系统的温度差及温度差变化率的精确值转化为模糊量，以便进行模糊推理和决策。

模糊决策机构的主要功能是根据输入变量的模糊量和模糊推理规则表推出控制决策。

模糊输出接口的主要的功能是把经模糊推理决策后所得的模糊控制量转化为精确量，去控制压缩机的转速。

2 模糊控制在变频空调器中的实现变频空调器的控制器在自动工作方式下，根据温度和温差变化率推断出变频器的工作频率，进而控制压缩机的运行速度。

模糊PID控制技术在空调控制过程中的应用
张明莉;秦静;艾兰;刘继承
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2008(036)007
【摘要】以某化纤厂集中式工艺性空调系统作为研究对象,建立了模糊PID控制系统.此系统使用模糊增益调整PID控制器,它是利用模糊规则和推理来对PID参数进行调整的,通过算法的仿真分析,验证了算法的可行性.
【总页数】3页(P293-295)
【作者】张明莉;秦静;艾兰;刘继承
【作者单位】北京联合大学,北京,100101;中国人民公安大学,北京,100036;北京联合大学,北京,100101;北京联合大学,北京,100101
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.模糊PID算法在空调控制系统中的应用 [J], 张凯
2.模糊PID控制算法在地源热泵空调控制中的应用 [J], 李中彩;程武山
3.模糊PID自整定技术在地铁空调控制中的应用 [J], 罗永建;柴晓冬;吴浩;郑树彬;侯彦彬
4.模糊PID控制技术在空调控制过程中的应用 [J], 张明莉;秦静;艾兰;刘继承
5.基于空调控制器的模糊PID控制算法研究与应用 [J], 徐咏;邬超鹏;谭海锋;陈泳
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科技视界Science&Technology VisionScience&Technology Vision科技视界空调系统的能源消耗量达建筑能耗的60%,其中有大部分能量未能被使用而是旁通、阀件设阻或者直接排放而损耗掉,这是因为空调系统的设计是按照符合最大的情况进行设计安装的,但在绝大多数时间里没能按照全负荷运行,形成大马拉小车的现象。

随着电器控制技术的发展,电气控制在逐步改善空调系统的节能运行,模糊控制理论旨在控制的参数都在改变的情况下能够运用模糊逻辑和模糊推论法进行推论,得到模糊控制讯号使被控对象保持在节能运行状态下的一种智能控制。

1空调系统控制的现状中央空调在正常运行时,需要根据室内外的工作环境温度、使用空调的空间大小和设定的温度、冷却水温度等变量的变化,不断调整自身的运行状况,从而实现既能保证空调的舒适性又能尽量降低能耗的双重目标。

故此,中央空调的控制系统对于一个空调的性能起到了至关重要的作用。

传统的中央空调的冷水机组空调系统中被控对象模型和扰动模型往往是不精确的时变的甚至是不可知的。

如温湿度系统具有强时变、强耦合、参数变化较大等特点,PID控制对这类对象的控制效果并不理想。

温度和湿度是两个耦合性很强的变量,必须对它们进行解耦后才能实现有效地控制。

例如,温度变量对湿度变量的影响较大(温度每上升1℃,相对湿度下降2%~3%)而湿度对温度的影响较小(可忽略),且湿度变化比温度变化慢得多,于是对于只有一组固定参数的PID控制器来说就无能为力了。

首先,当实际对象与被控对象模型之间出现偏差时根据模型确定的PID控制器参数不再是最优的了,因此当被控对象模型为不可知或时变时要确定最优PID控制器参数将变得十分复杂。

其次,对于具有迟延特性的被控对象,这种单纯依靠反馈信息的控制方式由于反馈量往往不能及时地反映对象模型和扰动的变化,使得PID控制器输出总是不能跟上对象模型和扰动的变化。

故常规的PID控制器对这类对象的控制效果很不理想。

1.引言空调温度控制是一大滞后、慢时变、非线性的复杂系统，常规的PID 控制器难以收到良好的控制效果。

而模糊控制不依赖于控制对象精确的数学模型，动态性能好、受系统参数变化影响小，但稳态精度不高。

本文采用模糊、PID 相结合的方法，构成模糊PID 复合控制，既有模糊控制灵活、适应性强的优点，又有PID 控制精度高的特点。

2.控制系统模型和控制策略　通过对变频空调系统的分析，建立房间温度和温度控制设备的数学模型。

它包含一个振荡环节、一个积分环节与一个延变频空调温度控制模糊PID 算法的设计肖玉玲　河南工业大学化学工业职业学院　４５００４２滞环节。

控制器采用模糊PID 并联型控制，控制策略是：以误差的大小作为选择的条件。

在大误差范围内，采用模糊控制；在小误差范围内，采用PID 控制。

同时，为了防止控制策略的切换过于频繁，在误差的切换点，系统规定控制策略不作切换，维持上一次的动作。

3.模糊控制器的设计　3.1确定模糊控制器的结构　采用单变量二维模糊控制器，输入为温度偏差e 及偏差的变化率ec ，输出为频率控制信号u 。

E 、EC 、U 分别为偏差 e 、偏差变化率 ec 和输出控制量 u 经模糊化的语言变量。

其模糊集均为：{NB ，NM ，NS ，Z E ，P S ，P M ，P B }，分别代表{“负大”，“负中”，“负小”，“零”，“正小”，“正中”，“正大”}；其论域均为：{-3，-2，-1，0，1，2，3}；均采用三角形隶属度函数。

3.2 建立模糊控制规则依靠实际运行经验进行分析、归纳，可确定变频空调的模糊控制规则如表l 所示。

表l 模糊控制规则表3.4 模糊推理及解模糊模糊决策采用Mamdani 的(min-max)决策法，解模糊采用重心法(centroid)。

4. PID 控制及参数整定PID 控制器是一种线性控制器，它将给定值与实际输出值偏差e(t)进行比例、积分和微分，通过线性组合构成控制器，对被控对象进行控制。