中央空調房間溫度模糊控制器的設計

1.3 模糊控制器設計

　　設計模糊控制器時需要考慮對象增益變化的補償。在實際調節過程中,影響對象增益變化的主要原因是ΔT,即房間溫度和冷卻水溫度的差值。當ΔT增加時,對象的增益就增大;ΔT減小時,對象增益隨之減小。在控制中取誤差信號為:相當于對模糊控制器的比例作用進行修正。

其中， Tw――冷卻水溫度;

Tg――溫度的給定值;

Ts――房間溫度。

　　模糊控制器采用了解析描述控制規則可調整的模糊控制器。對于簡單的模糊控制器,如果將誤差E、誤差變化EC及控制量u的論域取成一致,為{-3,-2,-1,0,1,2,3},則一般的模糊控制規則可以概括為:

u=-(E+EC)/2> (2)

　　這樣的控制規則簡單有效,計算機實現起來很方便。在此基礎上,進一步采用了一種帶有調整因子的控制規則:

N為論域階數。

　　在控制過程中的擾動剛開始階段,主要是希望系統輸出迅速跟隨輸入,減小誤差,因此控制器的比例作用可以取得相對大一些;而誤差較小時,則希望系統穩定,過大的比例作用會使系統出現振蕩。

　　控制器的積分作用采用的是積分分離式的控制,在系統誤差小到一定范圍后才發揮作用,以減小系統振蕩,提高系統穩定性。

　　控制變量在論域內模糊化,采用的是一般的方法,這里不再贅述。

1.4 系統仿真實驗

　　系統采用MATLAB平臺下的SIMULINK進行仿真。圖3給出了本控制系統和PID控制器的階躍響應曲線。圖4給出了當對象增益變為10時本控制器與PID控制器控制效果的比較。仿真說明本控制器具有較快的響應速度和較好的對象適應能力。在用水箱閥門系統作為模擬對象的實驗中,也獲得了相同的效果。

仿真曲線的超調量為5%。仿真結果說明,模糊控制器較PID控制具有響應速度快、魯棒性好的優點。以上控制方法的說明都是以中央空調制冷狀態下為例進行說明的。中央空調不僅可以在夏季制冷,冬季還可以制熱。在制熱情況下,系統的分析和結構是類似的。