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摘要:本文基于模糊控制理论和实践,阐述了模糊控制技术在变频空调中的应用,给出了空调模糊控制器的软硬件设计。该设计方案克服了传统空调温度控制系统的缺点,体现了变频空调的优越性。
关键词:变频调速;模糊控制;变频空调器;应用
空调技术的引入就是要为人们创造一个舒适的环境,其实,在室内活动时，恒温环境并不是最舒适，对人身体状态影响最好的环境。因为除了温度外,还有其他因素的影响，例如：湿度、气流等因素对舒适度的影响。传统的空调系统大多采用简单的机械温控开关来设定控制温度,通过停止压缩机的运作来实现空调系统的恒温控制。手操作温度的变化忽略了人体舒适度的影响因素;另一方面,由于压缩机的频繁启动和停止,压缩机不仅容易损坏,而且会造成一定的能量损失。而采用变频空调的模糊控制,可以自动根据室内热环境因素调节压缩机的转速,为人们创造舒适的环境,同时也有利于节约能源,并且还能延长压缩机的使用寿命。
1空调器模糊控制器的设计的基本控制关系
空调器的主要控制目标是稳定室内温度。室内人员的增加和减少、门的开启和关闭以及室内其他热源的出现构成了温度控制系统的输入变量。在变频空调控制系统中,控制输出主要是压缩机转速、电子膨胀阀开启状态和风机转速。在现有的控制系统中,根据一定的条件,将控制系统分为经典控制系统和模糊控制部分。输入变量包括室内外温度、室内外换热器温度等。室外温度和模糊推理的输入变量的集合作为一个单元之间的温度差,和另一个输入变量的温度变化率反映了力量的驱动因素温度变化、大小、室内外温差之间的开放程度来开门,如人的突然增加，开门时使得冷空气进入。模糊推理单元中的输出变量是变频器的频率f(N),主要决定压缩机的转速。在控制方法上,使用步进电机控制电子膨胀阀,结合模糊控制输出转速控制,以达到良好的控制效果。
2空调器模糊控制软件设计
变频式模糊控制分体式空调器的软件设计,根据硬件结构,分为远程控制室内机、室外机和遥控器3个CPU独立的软件,其中，室内机接收遥控指令，是通过红外信号编码之间的信息传输来完成的。室内机和室外机通过串行通信接口传送信息。室内机是控制系统的核心部分。这是模糊控制的主要部分,包括检测、模糊化、去模糊化、模糊推理、功能分解和中断处理。室外CPU主要负责变频调速,包括pwm波产生、IGBT保护、驱动、室外风机管理和除霜。遥控器 CPU负责键盘管理、功能设定、显示和红外发光管的编码、驱动。软件采用模块化结构 ,并设有抗干扰措施。模糊计算算法流程图包括两部分:一部分是计算机计算离线查询表程序的一部分,即模糊矩阵运算;另一部分是计算机在模糊控制过程中在线计算输入变量 ,并将它们作模糊量化处理。查询模糊控制规则表后。得出控制决策 ,再作去模糊化处理。
在调试过程中必须考虑的一个重要问题是选择适当的采样时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在该系统中，输入变量是相邻两个采样间隔获得的室内温差和温差变化率。因此，为了获得更准确的控制律，温差应足够大。但系统由室内温度控制，温度场为大惯性滞后系统，因此采样周期较长，显然这与控制系统的灵敏度不一致。一般来说，每个控制系统至少有五个步骤来进行控制决策，并考虑反复测试的平均值。因此，采样周期将影响整个系统的精度。这两个相互受限的因素需要在系统调试中进行实验验证。应区分不同室内环境和不同地区。这就需要工程技术人员的坚持不懈和积极实践、积极探索。
3运用模糊控制理论实现关键元件及系统的优化控制
实现制冷装置最佳控制的关键问题是更新自动控制元件,获得最佳调节规则。在制冷自动控制系统中,制冷剂流量控制装置是对设备性能影响最大的自动控制元件。该机理对装置运行工况的优化、节能和蒸发压力(温度)调节有一定的影响。传统的制冷剂流量控制机制是热膨胀阀和毛细管。恒温膨胀阀以蒸发器出口处的过热度为控制信号,通过比例反馈调节制冷剂进入蒸发器。由于蒸发器具有热容量, 制冷剂从蒸发器入口到出口的流动和状态变化需要时间, 感温包具有热容量, 毛细管的压力传递和机械作用一系列的时间滞后,使流量调节对过热度的响应滞后。因此,当制冷机组启动或负荷突然变化时,调节参数会周期性振荡。另外，受感温包内介质压力-温度特性的制约。 在低蒸发压力下，热膨胀阀的过热度增加，蒸发温度不稳定，冷却效率降低。 毛细管通常用于小型制冷机组。 制冷剂流量主要取决于毛细管入口处的压力和过冷度。 蒸发压力的影响小。 在制冷装置中，毛细管不能控制蒸发器出口处的过热度。 也适应不了负荷变化大的制冷装置。
4利用模糊控制实现室内热环境特性的综合控制
如果采用传统的控制方式，户外气象参数和室内负荷变化较大时，控制效果差，表现形式为，舒适度差，室内温湿度的跨度变化明显。为了控制室内温湿度在一定范围内小幅度变化，提高了空调房的舒适度，近年来就把模糊控制方法引入空调领域。由于室外气象参数的随机性和室内负荷的变化的不可控的特点，就无法准确计算室内温湿度并进行控制，控制系统的传递函数是不可预测的。通过模糊控制，空调可以根据户外天气参数和室内负荷变化，及时调节制冷情况和室内送风情况，保持空调房的舒适度。变频控制技术，微电脑和电子膨胀阀为空调最佳控制创造了硬件条件，模糊控制和神经网络理论为空调智能控制提供了理论依据。
在舒适性空调中,影响舒适度的六个因素是人体的活动情况、着衣多少、室内外温、湿度、气流的强度和方向以及辐射热的大小。模糊控制根据这六个要素综合判断,得出最优的控制方案。模糊控制应用于空调主要优点是:
降低了空调器的能耗。由于制冷机组制冷量与负荷匹配,减少了空调器启停的能量损失,提高了空调器的能效比。实验表明,模糊控制与变频调速相结合,可节约空调能耗的30%左右。提高了空调器的使用寿命。它减少了空调对电网的影响。模糊控制后,压缩机电机采用软起动方式,起动电流小,对电网冲击小。提高空调室的舒适性。模糊控制后,空调器的制冷(热)变化幅度大,可适用于多种工况。该空调器功率连续可调,设定温度快,温度波动小,运行噪音低,舒适度高。
结语
变频模糊控制空调器将空调测得的传感器的实际状态与空调系统的状态与所期望的状态进行比较。模糊控制技术使空调控制系统具有智能自整定的特点,从而获得空调机组和执行单元的动态最优控制参数和变频电源来控制空调器的工作。随着用户需求和环境的变化,它能迅速、准确地改变用户的要求,使空调处于最合理的状态。由于变频模糊控制集变频调速技术、模糊控制技术、传感器技术、制冷剂流量自动控制技术和空调生产工艺技术于一体,因此存在一定的困难,还需要大量的工作和研究。
参考文献
[1]吴钢, 等. 模糊控制理论在舰艇制冷空调中的应用研究. 海军工程大学学报, 2003, ( 3)
[2]鲍士雄, 赵鹏, 谷波, 等. 制冷系统故障诊断中模糊模式识别技术的应用. 制冷学报, 1998, ( 2)
论文作者:秦伟伟
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/5
标签：模糊论文; 空调器论文; 空调论文; 温度论文; 室内论文; 控制系统论文; 制冷剂论文; 《电力设备管理》2017年第7期论文;