摘要：模糊控制在模块化风冷热泵机组中的应用可以有效的提高机组控制精度，将调节时间缩短并且解决水温过大问题，有着非常好的控制效果。基于此，本文通过对模糊控制的基本原理进行分析，从构建PLC控制检测系统、实现模糊控制以及应用之后的效果等方面入手，详细的论述了模糊控制在模块化风冷热泵机组中的应用。
关键词：模糊控制；模块化风冷热泵机组；控制检测系统
模块化热泵机组是由各种小冷量空调共同组成的一种空调系统，具有无法连续调节制冷量和压缩机及多等特点。现阶段，常用的控制方法有PID控制和温度控制方法，PID 控制法虽然控制效果较好，但是无法整定参数，实际工作中，只能手动调节参数，温度控制方法的精度难以掌控。而模糊控制在模块化风冷热泵机组中的应用，可以使其有更好的响应速度和温度控制效果。
1模糊控制的基本原理
模糊控制是以模糊逻辑、模糊语言以及模糊集合理论为基础的控制方法，它是模数数学应用于控制系统中的一种表现，同时还是非线性的智能控制手段。模糊控制通常是以人类所学知识控制相应对象，它的表现形式通常是if条件，结果then，通俗来讲就是语言控制。模糊控制应用的对象主要是无法以严密、科学的数学知识表达的控制对象。模糊控制中最为核心的内容就是模糊控制器，其控制规律实现途径是由计算机来完成的。模糊控制算法程序是：在进行控制过程中，被控制量的获取采用微机采样的方式，这样可以使获取值更加精确，然后将获取到的精确值与系统给定值进行比较，比较之后会得到一个误差信号。以这个误差信号为模糊控制量的输入量，误差信号本身是比较精确的，但是要利用模糊量化将其转化成模糊量，然后利用模糊语言表示误差信号，形成一个模糊向量子集。根据模糊控制关系和模糊向量子集对合成规则进行推理，从而形成模糊决策，计算出模糊控制量，即u=eR，其中e代表模糊向量子集；R代表模糊控制规则。对u进行精确化处理，送到执行机构，实现进一步控制。完成之后，二次采样，进行下一步控制，以此类推，就可以实现模糊控制的应用。
图一 模糊控制的基本原理图
2模糊控制在模块化风冷热泵机组中的应用
2.1构建PLC控制检测系统
在构建PLC控制检测系统时，将其分为三层，第一层为计算机控制部分，第二部分是现场控制PLC，第三层主要包括电动执行机构、变送器以及传感器等。首先第一层的中央计算机部分从第二层的现场控制PLC中接收数据，并且以图表的方式将接收的数据显示到计算机屏幕上，然后计算机将系统中预先设定的值再传输会PLC现场控制的执行器中，这样上位机便可以绘制出相应曲线，从而完成储存数据的任务，并提供报警功能。PLC的作用是收集模块机组运行过程中的产生的各种数据，并将这些数据传输到中央计算机中，同时接收工作站的指令，自动且定时的刷新运行数据，实时的传输数据到计算机中。除此之外，构建系统过程中，将PLC与扩展模拟量模块紧密的结合在一起，利用扩展模拟量模块检测机组，利用PLC计算数据偏差变化率和数据偏差。在此过程中，控制程序又可以分为三部分，其一，如果控制量在设定值加上数据偏差值以上，为了使机组温度迅速上升，将压缩机全部打开。其二如果控制量在设定值减去数据偏差值以下，为了避免机组内水温不至于过低，将压缩机全部暂停。其三如果偏差值范围内利用模糊控制对机组内温度进行控制，以此来提高其控制精度。为了使模糊控制能够更加精确的控制机组，可以在计算机中安装一个WinCC监控软件，在PLC系统中安装一个以太网环境下的通讯模块，使机组与计算机之间形成一个以太网络。这样可以实时记录和监测机组内各压缩机的运行状态，并且能够验证模糊控制的效果。
2.2实现模糊控制
模糊控制在模块机组中的实际应用过程中，以机组出水温度为控制量，在模糊控制系统中采用三维模糊控制进行实施。其中模糊变量共有三个，分别是温度偏差、偏差变化率以及输出增量等。在系统中输出变量的表达语言可以表示为：负大、负中、负小、零、正小、正中、正大等。系统中温度偏差的基本论域范围为[-3，+3]，输出增量的基本论域范围也是[-3，+3]。而偏差变化率的基本论域范围为[-0.5，+0.5]。三者的精确量可以划分为十二个等级。根据模糊控制过程的语言推理规则，可以确定三种模糊变量之间的关系。
第一，当温度偏差和偏差变化率都为负大时，输出控制增量为正大，这样的结果可以使负偏差快速减少，趋向于给定值。第二，温度偏差和偏差变化率都为负中时，输出控制增量为正中，这样的结果可以使负偏差逐渐减少，趋向于给定值。第三，温度偏差和偏差变化率都为负小时，输出控制增量为正小，这样的结果可以使负偏差慢慢减少，趋向于给定值，有效的避免了超调现象的出现。第四，温度偏差和偏差变化率都为正小时，输出控制增量为负小，这样的结果可以使正偏差慢慢减少，趋向于给定值，有效的避免了超调现象的出现。第五，温度偏差和偏差变化率都为正中时，输出控制增量为负中，这样的结果可以使正偏差逐渐减少，趋向于给定值。第六，温度偏差和偏差变化率都为正大时，输出控制增量为负大，这样的结果可以使正偏差快速减少，趋向于给定值。这几种情况为机组模糊控制提供了标准，从而使其能够顺利控制机组中相应的制冷量。
2.3应用效果
将上述实现模糊控制过程中三种模糊变量之间的关系转化成为PLC程序，在完全转化之后，下载到控制模块机组的PLC中，并且在现场对三种模糊变量之间的关系进行微调，使整个控制系统能够正常发挥其功能。将模糊控制应用到模块化风冷热泵机组中时，隶属于各模糊子集的函数呈现出三角分布局面，根据模糊子集内部各个值和模糊控制使用的规则表，将控制模块机组的总模糊关系推理出来。在实际控制过程中，PLC会根据偏差变化率和偏差的模糊值自动查找控制表，并获得输出控制量，从而实现控制模块化机组中的制冷量。
图二 PLC控制检测系统示意图
图三 模糊控制表
结论
综上所述，用PLC实现模块化风冷热泵机组的模糊控制，具有编程简单、成本低廉、安全可靠性高等特点，并且其效果非常好。经过上文分析可得，模糊控制在模块化风冷热泵机组中的应用，首先构建PLC控制检测系统，以该系统为中心，以模糊控制原理为原则进行编程，并且根据模糊变量的关系，对机组中的制冷量进行模糊控制。
参考文献
[1]丁冬,刘宗歧,杨水丽,吴小刚,李婷婷.基于模糊控制的电池储能系统辅助AGC调频方法[J].电力系统保护与控制,2015,43(08):81-87.
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论文作者:李志明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：模糊论文; 偏差论文; 机组论文; 增量论文; 温度论文; 热泵论文; 数据论文; 《电力设备》2018年第19期论文;