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基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器温度控制
左海强;陈磊;张忠岩;陆亚彪;王宗明;曹冠忠;王荣迪
【期刊名称】《中国石油大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(46)6
【摘要】燃气热水器系统是一个复杂的控制系统,具有大时滞、惯性大、抗干扰能力弱的特点,其控制性能的好坏直接影响用户的使用体验和对产品的评价。
针对现有燃气热水器在温度控制中存在的大时滞和惯性大现象造成的温度控制效果不佳等问题,提出一种由前馈控制、模糊控制和自抗扰控制相结合的前馈模糊自抗扰复合控制算法;对其开机恒温性能进行仿真分析,并对热水器开机恒温、调温恒温、水流量波动恒温以及切阀恒温性能进行试验研究。
结果表明:基于前馈Fuzzy-LADRC 控制算法的燃气热水器相较于原机开机恒温调节时间减少了38.3%,调温恒温调节时间减少了33.7%,水流量波动恒温调节改善了45.7%,切阀恒温调节时间减少了55.3%;新控制算法调节时间短,抗干扰能力强,大大提高了燃气热水器的恒温性能。
【总页数】7页(P184-190)
【作者】左海强;陈磊;张忠岩;陆亚彪;王宗明;曹冠忠;王荣迪
【作者单位】中国石油大学(华东)新能源学院;陕西省天然气股份有限公司;青岛杰瑞工控技术有限公司;中国船舶重工集团公司七五○试验场;青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TB27
【相关文献】
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模糊控制在燃气热水器中的应用分析燃气热水器在使用过程中就有良好的保温稳定性，而且在升温阶段和降温阶段中速度较快，更好的满足人们的使用需求。
而模糊控制的加入，让燃气热水器变得更加智能化。
本文根据模糊控制的原理和组成，说明了模糊控制在燃气热水器中的实际应用，为燃气热水器未来发展提供理论基础。
标签：模糊控制；燃气热水器；应用前言近年来，随着热水器进一步推广到千家万户，逐渐成为人们家庭中不可或缺的一部分，为人们生活提供了方便。
与此同时，在热水器快速发展过程中，为了保证人们生活安全，我国相关部门也出台了一系列政策来控制热水器的设计指标，确保热水器在设计过程中更加规范。
目前，市面上的热水器主要种类有恒温和非恒温两种，对于燃气热水器来说，逐渐由非恒温向恒温方向转变。
1、模糊控制技术1.1模糊控制系统的组成在模糊技术研究过程中，运用了计算机数字控制技术，因此，模糊系统的组成与其他数字控制系统的组成具有很强的相似性。
一般来说，模糊系统有以下几部分组成：第一，模糊控制器：模糊控制器实际上就是一个微型处理器，根据主控制系统的需要，可以在单片机和微机中进行合理选择。
第二，输送输出接口装置：模糊控制器通过输入和输出接口来获取数字信号源，并通过控制器制造决策信号，利用信号转变，来获得模拟信号，从而实现执行机构对相关对象的控制。
第三，传感器：传感器的使用实现了将被控制对象或者各种被控制变量均转换为电信号。
传感器在模糊控制系统中占有重要地位，传感器的精度往往可以影响整个系统的精度[1]。
1.2模糊控制器的基本原理模糊控制的实现，得益于微机采样中的被控制量的精确数值，随后通过定值获得误差信号，随后将误差信号当做输入量，经过一些列作用，此误差信号最终得到模糊量，实现模糊控制。
2、模糊控制在燃气热水器中的实际应用2.1在恒温控制中的应用恒温燃气热水器的设计要求是：在第一启动过程中默认温度为42℃，而且需要在通电后的30秒之内达到默认设定温度，而且前后相差不可以超过四度，在运行过程中也不可以出现震荡情况。
.. . .电热水器模糊温度控制摘要电热水器温度自动控制系统，通过采用PID控制技术调节加热功率针对上述控制不理想的问题对使用的影响比较大的情况，使用仿真软件对系统进行仿真得到响应曲线，实现了热水器模糊温度控制。
关键词：模糊控制器热电偶偏差1.引言模糊控制的基本思想是利用计算机来实现人的控制经验，而这些经验多是用语言表达的具有相当模糊性的控制规则。
因为引入了人类的逻辑思维方式，使得模糊控制器具有一定的自适应控制能力，有很强的鲁棒性和稳定性，因而特别适用于没有精确数学模型的实际系统。
本文将模糊控制的基本思想应用到温度控制系统中。
通过热电偶测量烤箱实际温度，与给定值比较。
当测量温度与设定温度之间存在较大的偏差时，定时器产生占空比较大的脉冲序列，全力加热。
当系统温度与设定温度之间偏差小，采用模糊控制算法。
模糊控制器根据误差和误差变化率，经过模糊推理输出脉冲序列的占空比的大小,经过固态继电器控制电源的通断, 从而实现对温度的控制。
一设计目的及要求利用模糊控制方法，对控制论域进行了划分，使控制论域更加精细：并且结合了模糊控制具有鲁棒性、稳定性好的优点，较好的解决原控制系统的不足之处，进一步提高了原控制系统的稳定性、鲁棒性和控制精度。
设计一个温度模糊控制系统，被控对象为电热水器，输入控制信号电压为0～5V，输出相电压为0～220V，输出最大功率为1500W。
1.控制系统性能指标（1）温度调节围：（0ºC～90ºC）（2）系统无静差（即系统误差为零）2.控制方案的确定该系统的被控对象为电热水器，通过改变加热电阻上的电压调节水的温度。
从控制信号u(t)到水的温度c(t)可以看作是广义被控对象。
当控制信号u(t)=4V 时，水的温度最高为100ºC。
被控对象具有惯性特性，故可以采用PID控制设计。
设计被控对象的模糊控制系统，写出模糊规则与PID控制相结合实现对热水器进行控制。
二模糊控制器的设计1.变量及隶属度函数选择以温度偏差e和温度偏差变化率ec为模糊控制量的输入量，以u为输出控制量。
24一种分段PI参数自整定的燃气热水器控制方法一种分段PI参数自整定的燃气热水器控制方法Method of Adapt i v e Segment PI ControI in Gas Water Heater蒋彦炜陈从颜(东南大学自动化学院，江苏南京210096)摘要:针对燃气热水器的恒温控制问题，提出了一种分段PI参数自整定的燃气热水器控制方法。
首先根据热力学定律推导出燃气热水器的传递函数模型；然后根据模型设计了分段PI参数自整定控制器来提高恒温控制性能，并在Matlab上进行仿真；最后在测试平台上验证了上述控制方法的有效性。
关键词：燃气热水器；恒温控制；分段PID；PID参数自整定Abstract:A i m i ng at the thermostat control of gas water heaters,th i s paper proposes an adapt i v e PI segment control method for gas water heaters.F i rstly,based on the the law of thermodynam i cs,transfer funct i o n model of the water heater is der i v ed.Then an adapt ive segment PI controllers des igned accord ing to the model to improve the performance of gas water heaters system,and s i m ulated the system on Matlab.F i nally,the effect i v eness of the proposed control methods ver i f i e d by the exper i ments.Keywords:gas water heater,thermostat control,segmented PI,adapt i v e PI第一台燃气热水器诞生于19世纪末［1］遥目前燃气热水器普遍采用的是PID控制方法⑵，此方法实现简单，但在水流变化时难以取得满意的控制效果。
