一种基于模糊控制的净化空调控制系统的制作方法

本发明涉及空调系统，具体是一种基于模糊控制的净化空调控制系统。

背景技术：

1、建筑如今作为重点用能单位，其能源消耗已占超过社会总能耗的三成。在大型民用建筑中，为营造舒适高效的室内环境，采用先进的中央空调设备已成为不可或缺的重要基础设施之一，其设备功率大、运行时间长、能耗高，经统计中央空调能耗占建筑总能耗的40％～60％，因此对中央空调进行节能优化控制，提高能源利用率是可持续发展的能源政策的基础，具有极强的社会和经济意义。

2、随着社会的发展，人们的生活水平越来越高，对空调的控制效果也提出新的要求。对于不同性质的空调系统，我们控制的方式也不相同，在舒适性空调中，我们主要对空调房间的舒适度提出要求。而对于洁净空调，控制的参数更多更复杂，所以高效、节能的控制系统对于净化空调系统具有重要的意义。净化空调系统主要应用于医药、食品与芯片生产等产业。洁净度的好坏可能直接影响生产的质量，而温湿度的控制又具有非线性、惯性大且随着时间变化较为复杂的特点。为了能够满足空调房间内的空气品质要求，我们设计了一种基于模糊控制的净化空调控制系统。模糊pid控制结合了pid控制反应迅速、系统震荡小和模糊控制算法简洁、不依赖被控对象的精确数学模型的特点，可以更好的满足净化空调系统中空气品质的要求。同时，该控制方法能够实时监测空调房间内的空气品质，并实时进行调整，能够减小能耗，达到节能的目的。

3、针对上述问题，我们提供了一种基于模糊控制的净化空调控制系统，以解决上述所提到的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于模糊控制的净化空调控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于模糊控制的净化空调控制系统，包括温度单元、湿度单元、风机单元、温湿度检测单元、风阀控制单元、控制单元、进气通道和回风通道，所述温度单元、所述湿度单元和所述风机单元均设置在送风通道分别用于对进气加热制冷、调节湿度、调节风速，所述风阀控制单元配备安装在每个空调房间的出风口位置，所述温湿度检测单元分别安装在每个空调房间的回风口位置，所述温湿度检测单元输出信号作为控制单元输入量，控制单元按照模糊规则对输入量进行模糊化处理输出kp、ki和kd型号，所述控制单元的输出通过模糊pid控制所述温度单元、湿度单元、风机单元和风阀控制单元；

4、所述模糊化处理包括根据偏差和偏差变化率，结合比例、积分、微分三种调控作用的特点，确定模糊规则，并计算每条控制规则的模糊关系，再通过去模糊化处理，分别得到δkp，δki，δkd的模糊控制表，模糊控制表包括75条规则，其中nb、ns、z、ps、pb分别表示正大、正小、合适、负小、负大，各参数ei模糊语言的集合为{正大nb、正小ns、合适z、负小ps、负大pb}，各参数变化率eci模糊语言的集合为{正大nb、正小ns、合适z、负小ps、负大pb}，分别代表{正变化迅速、正变化、无变化、负变化、负变化迅速}五种变化率的状态，模糊控制器对应模糊规则控制表对kp、ki、kd信号进行输出。

5、作为本发明进一步的方案：所述控制单元包括模糊控制、pid控制和负反馈调节。

6、作为本发明再进一步的方案：所述温湿度检测单元包括空调房间内的温度、湿度和洁净度的检测。

7、作为本发明再进一步的方案：所述模糊控制单元用于对所述温度单元调节的输入控制量包括温湿度检测单元的温度信号和温度变化率信号。

8、作为本发明再进一步的方案：所述模糊控制单元包括两种用于对所述温度单元的调节方式：粗调节和细调节。

9、作为本发明再进一步的方案：所述粗调节温度调节范围为：空调房间室温与设定温度的差值大于或等于1℃，细调节温度调节范围为：空调房间室温与设定温度的差值小于1℃，当调节温度的差值在0℃至0.2℃之间时，细调节停止，模糊pid控制结束。

10、作为本发明再进一步的方案：所述模糊处理引入量化因子，所述粗调节的量化因子为定值，量化因子在细调节阶段，随着空调房间室内温度与设定温度的温差减小而增大，量化因子随着温差减小k倍而增大k倍，风阀控制单元的开度减小k倍。

11、作为本发明再进一步的方案：所述温度单元包括加热器和带压缩机冷水机组的表冷器，所述风阀控制单元包括带控制开度大型的电动风阀，所述风机单元包括鼓风用的风机，所述湿度单元包括加湿器，所述温湿度检测单元包括温度传感器、湿度传感器和空气质量传感器。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1、本发明通过结合温度、温度变化速率、湿度、湿度变化率、洁净度等多个参数来对空调房间内的空气品质进行控制。

14、2、本发明通过模糊pid控制在系统控制方面具有良好的效果，这种控制方式能够更加准确的控制空调运行的状态，在这种控制方法下，通过控制压缩机的运行功率阀门的开度、风机转速等方式来实现温湿度、洁净度的调节。同时在该控制方法下，空调设备的启停次数减少，有利于延长空调设备的使用寿命和达到节能的目的。

15、3、本发明能够实时对空调房间的空气参数进行监测，并按照模糊规则做出相应的调节，量化因子的引入使得控制的精度更高，不仅能够在满足空调房间空气品质要求的同时，还能够达到稳定，快速，节能的效果。

技术特征：

1.一种基于模糊控制的净化空调控制系统，包括温度单元、湿度单元、风机单元、温湿度检测单元、风阀控制单元、控制单元、进气通道和回风通道，其特征在于：所述温度单元、所述湿度单元和所述风机单元均设置在送风通道分别用于对进气加热制冷、调节湿度、调节风速，所述风阀控制单元配备安装在每个空调房间的出风口位置，所述温湿度检测单元分别安装在每个空调房间的回风口位置，所述温湿度检测单元输出信号作为控制单元输入量，控制单元按照模糊规则对输入量进行模糊化处理输出kp、ki和kd型号，所述控制单元的输出通过模糊pid控制所述温度单元、湿度单元、风机单元和风阀控制单元；

2.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的净化空调控制系统，其特征在于，所述控制单元包括模糊控制、pid控制和负反馈调节。

3.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的净化空调控制系统，其特征在于，所述温湿度检测单元包括空调房间内的温度、湿度和洁净度的检测。

4.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的净化空调控制系统，其特征在于，所述模糊控制单元用于对所述温度单元调节的输入控制量包括温湿度检测单元的温度信号和温度变化率信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于模糊控制的净化空调控制系统，其特征在于，所述模糊控制单元包括两种用于对所述温度单元的调节方式：粗调节和细调节。

6.根据权利要求5所述的一种基于模糊控制的净化空调控制系统，其特征在于，所述粗调节温度调节范围为：空调房间室温与设定温度的差值大于或等于1℃，细调节温度调节范围为：空调房间室温与设定温度的差值小于1℃，当调节温度的差值在0℃至0.2℃之间时，细调节停止，模糊pid控制结束。

7.根据权利要求6所述的一种基于模糊控制的净化空调控制系统，其特征在于，所述模糊处理引入量化因子，所述粗调节的量化因子为定值，量化因子在细调节阶段，随着空调房间室内温度与设定温度的温差减小而增大，量化因子随着温差减小k倍而增大k倍，风阀控制单元的开度减小k倍。

技术总结
本发明公开了一种基于模糊控制的净化空调控制系统，涉及空调系统技术领域，包括温度单元、湿度单元、风机单元、温湿度检测单元、风阀控制单元、控制单元、进气通道和回风通道，温湿度检测单元输出信号作为控制单元输入量，控制单元按照模糊规则对输入量进行模糊化处理输出KP、KI和KD型号，控制单元的输出通过模糊PID控制温度单元、湿度单元、风机单元和风阀控制单元；本发明能够实时对空调房间的空气参数进行监测，并按照模糊规则做出相应的调节，量化因子的引入使得控制的精度更高，不仅能够在满足空调房间空气品质要求的同时，还能够达到稳定，快速，节能的效果。

技术研发人员：信维辉,李建强,崔颖倩,王昌启,陆唯彦
受保护的技术使用者：数方节能科技（烟台）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15