中国建筑土木建设有限公司，北京市100070
摘要:本论文对PID，模糊控制和模糊PID三种不同控制策略的温控效果进行了分析，提出了中央空调系统模糊自整定PID控制可以使空调系统达到良好的动态性能和稳态性能。仿真结果表明了该方法的有效性。采用模糊自整定PID控制器，响应时间大大缩短，超调量较小，具有良好的响应特性和鲁棒性。
关键字：中央空调、温度控制、控制策略、仿真分析、模糊PID控制
1前言
从温度控制系统的发展来看，以单片机为核心构成的微机温度控制系统调节装置己经成为主要的发展方向。对于中央空调温度这个被控对象，有很多控制方案可选。首选方案就是PID控制，因为它简单，容易实现,有可消除稳态误差的优点，但它的快速性和超调量之间的矛盾关系，使它不能满足控制的技术要求；其次就是模糊控制，它的优点是超调量很小，但是稳态误差却很大；最后是用模糊规则参数的模糊自整定PID控制方法，基本上能够达到反应速度快、零超调、稳态误差小的理想结果。
第1章 空调温度控制系统的概述
不同的建筑有不同的设计和不同的用途，因此根据实际情况，应采用不同的空调系统设计。本论文的主题是办公楼的中央空调。所以，目前办公大楼中最常用的中央空调结构如下描述:
（1）空气处理设备
空气净化设备主要从风机盘管和新风机这两个方面得到具体的体现，这些风扇由肋片、管式水-空气换热器和水盘共同作用，一些新风扇还将空气过滤器进行了配备。
风机盘管是风机盘管空调机组的缩写，风机盘管内部的发动机基本上是一个单相电容器，调节发动机的速度。空气容量可以通过调整发动机输入电压分为高、中、低三种方式来划分，主要是对风机盘管冷却的热量进行相应的调节。
新风扇通常相对于中心位置，设计为每个房间提供新鲜空气和新鲜空气。新鲜空气通过管道输送到适当的空调设施中，所以需要一个新的风扇，压力更高。
（2）回风设施
表面安装的风机盘管可以直接从设备的进气孔中移除。隐藏的盘管通常会上升到房间的天花板上，所以在放风机盘管的天花板上需要安装一个回气孔，并添加一个过滤器来收集回气。
第2章设计方案
被控对象为房间的温度，范围0℃-35℃。为了控制其温度在20°C左右,短时间运行的技术要求和调整零超。在工业生产过程中，控制对象是不同的。理论分析和实验结果，表明具有自平衡能力的物体可以被描述为二级系统的纯延迟阶段。然而，系统可以通过识别参数来简化为一级模型。因此，可以使用第一阶惯性滞后对象的数学模型。
所以，室温模型的传递函数为:
式(2-1)中： K——对象的静态增益；
T——对象的时间常数；
τ——对象的纯滞后时间。
目前，在技术中通常使用的方法是向进程对象发出步进信号，对温度对象的反应进行相应的测量，然后根据响应曲线确定过程的递归函数。近似传递函数是由科林-库恩公式定义的。
由于输入步进信号分量20.0℃，这些房间的温度用温度计进行测量需要每分钟执行一次，做好记录。
Cohn-Coon公式如下：
式中：ΔM为系统阶跃输入；
ΔC为系统的输出响应；
是对象飞升曲线为0.28ΔC时的时间（分）；
是对象飞升曲线为0.632ΔC时的时间（分）；
从而求得K=33.48，T=345.58s，τ=10s。
现在，室温模型：
第3章MATIAB实验仿真及分析
3.1 仿真环境SIMULINK
Simulink是MATLAB的模拟和模拟环境。它包括输入模块、输出模块、连续模块、离散模块、功能和桌面模块、数学模块、非线性模块、信号模块和子系统模块，以及针对每组工具的模块，如逻辑模数。模块是盒子控制器的模糊逻辑。用户可以使用这些模块来创建自己的系统和模拟。通过改变这些模块的参数，可以提高系统的性能，最终得到符合设计要求的系统。
3.2 仿真和优选
模拟过程是在MATLAB的Simulink环境中进行的。使用不同的系统管理策略，获得相应的建模结果，然后分析和比较以找到合适的解决方案。虽然模拟环境不可能和现实情况完全一样，但其结果具有启发性。因为建模可以很方便地、快速地、反复地进行，因此可以从比较中找到更好的解决方案。
要求室内温度控制是控制系统的响应曲线,实现短期无超调、温度要求附近和稳态误差在±1℃范围的管理办法,即模糊比例积分微分控制、自适应控制和模糊比例积分微分控制参数,用于比较其有效管理建模。
3.3 控制对象模型
室温可以被认为是一种惯性的一级延迟：
3.4 PID控制
三个参数在PID模块中指定，延迟时间在传输模块中设置为10秒。=0.8，=0.00028，=0成为在连续调整3个调速器参数时，最优的建模曲线产生。可见性能指标为：调节时间=150s，超调量σ%约为8%，稳态误差=0.8。
3.5模糊控制
模糊控制在本论文中不做详细说明，在Simulink中对控制系统进行建立，可见性能指标为：调节时间=170s,超调量σ%几乎为零，稳态误差约为0.2%。
3.6 参数模糊自整定PID控制
以前的模拟结果显示，纯速度调节器的排放很大，而纯的模糊控制无法弥补固定状态的错误，因为它自己的结构，稳定状态的错误是巨大的。因此，考虑将它们合并为额外优势的可能性。接受调速器的调速器参数，特别是调速器的调速器。
现在使用Matlab模糊不清的逻辑工具来开发一个名为S的mandani型模糊控制器。模糊控制器的输入变量是e和ec，输出变量、和反模糊与上述模糊管理相结合。与H.fis是一样的。同样，管理规则是在规则编辑器的窗口中引入的，表格是if e～and ec～，then ～，～（指出每个变量的模糊值），然后，模糊控制器被用来在Simulink中对整个控制系统进行必要的建立。可见性能指标为：调节时间=80s，超调量σ%=3，稳态误差=0.4。
3.7三种控制器的比较
在上面我们详细分析了三种控制系统，为了更好的对比分析，决定将三种控制在simulink中结合，建模结果表明，针对室温的温度，以模糊规则参数为基础的模糊自整定PID控制方法可以提供一个完美的技术指标零重新校准和零误差稳定状态。
第四章结束语
这种设计最大的好处就是低成本，快速响应的超调量和稳态误差小的状态。从编程的角度来看，因为缺乏可编程功能，可编译程序更短或有更完整的功能。在未来，我将改进这个项目的各种功能，使其更加完美。当然，因为我的个人能力有限，还有很多缺点没有及时的进行更正和完善。希望领导和同事能够帮助我进行纠正，将这个项目的设计变得更加完整。
参考文献
[1]王丽珍,郑晟.中央空调系统温度控制器优化设计[J].计算机仿真,2018,35(02):266-269.
[2]陈绳得.一种基于模糊算法的自调整温度控制系统研究[J].电子科学技术,2017,04(02):109-112.
[3]薄俊青，彭钢，马永光，贾君茹.基于模糊自整定PID的中央空调温度控制系统设计[B].华北电力大学，2016.
论文作者:杨秀龙
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第9期
论文发表时间:2019/9/2
标签：模糊论文; 稳态论文; 模块论文; 调速器论文; 误差论文; 温度论文; 对象论文; 《建筑实践》2019年第9期论文;