模糊控制技术在变频空调器中的应用模糊控制技术在变频空调器中的应用
摘 要 对变频式空调器的工作原理和模糊控制技术在变频式空调器中的应用进行了深入探讨,并分析了其硬件系
统的结构和软件系统的设计。关键词 空调器 变频 模糊控制 硬件系统 软件系统 空调技术的目标就是要为人们
创造一个舒适的环境,但从室内环境而言,恒温环境并非是卫生和舒适的标准环境。因为除了温度以外,还有
湿度、空气流速等多种因素影响到舒适的程度。而常规空调系统大多采用简单的机械温控开关来设定控制温
度,通过压缩机的停开来实现空气调节系统的恒温控制。这种以温度为变量的运行方式一方面忽略了影响人体
舒适感的多因素性;另一方面由于压缩机频繁的起动和停止,不仅压缩机易损坏,且将造成一定的能量损耗。
而采
摘 要 对变频式空调器的工作原理和模糊控制技术在变频式空调器中的
应用进行了深入探讨,并分析了其硬件系统的结构和软件系统的设计。
关键词 空调器 变频 模糊控制 硬件系统 软件系统
空调技术的目标就是要为人们创造一个舒适的环境,但从室内环境而
言,恒温环境并非是卫生和舒适的标准环境。因为除了温度以外,还有
湿度、空气流速等多种因素影响到舒适的程度。而常规空调系统大多采
用简单的机械温控开关来设定控制温度,通过压缩机的停开来实现空气
调节系统的恒温控制。这种以温度为变量的运行方式一方面忽略了影响
人体舒适感的多因素性;另一方面由于压缩机频繁的起动和停止,不仅
压缩机易损坏,且将造成一定的能量损耗。而采用模糊控制的变频式空
调器,可以自动根据室内的热环境因素调节压缩机的转速,为人们创造
一个舒适环境,同时也有利于节约电能,延长压缩机使用寿命。
1 变频空调器的工作原理
变频空调器采用由变频压缩机、电子膨胀阀、 室内外换热器和风机系统
构成的可变容量制冷系统,该系统主要完成三大调节功能,即:压缩机
功率调节、制冷剂流量调节和热交换器能力的调节。其中压缩机功率调
节由变频器完成,制冷剂流量则由电子膨胀阀调节,而热交换能力则由
风扇调节。
变频空调器采用模糊控制技术对输入变量作模糊技术处理后,可实现对
多变量的动态控制,其控制关系如图1所示。它包括三个输入量:室内
温差及其随时间的变化率,室内换热器管壁的温度及其随时间的变化
率,室外换热器管壁的温度及其随时间的变化率。输出量包括对空调器
的制冷、制热、除湿、化霜、风向、风量等功能实行智能化控制。
变频空调器的工作原理可参见图2,它可分为模糊输入接口、模糊推理
判别决策机构和模糊输出接口三个部分。
模糊输入接口的主要功能是根据本次采样得到的系统输出值,计算所选
择的系统的输入变量,并将输入变量的值变为模糊量,即将被控系统的
温差及温差变化率的值转化为模糊量,以便进行模糊推理和决策。
模糊决策机构的主要功能是根据输入变量的模糊量和模糊推理规则表推
断出控制决策。
模糊输出接口的主要功能是把经模糊推理决策后所得的模糊控制量转化
为量,去控制压缩机的转速。
2 模糊控制在变频空调器中的实现
变频空调器的控制器在自动工作方式下,根据温差和温差变化率推断出
变频器的工作频率,进而控制压缩机的运行速度。
2.1 量的模糊化
本系统采用目前广泛采用的二维模糊控制器。设模糊变量为:e温差、
de/dt温差变化率、f输出量。相应的模糊语言变量取值为:
e=负大(NB)负小(NS)零(ZO)正小(PS),正大(PB)
△e=负高(NH)负低(NL)零(ZO)正低(PL)正高(PH)
f=零(ZO)低(L)中(M)高(H)(MH)
量的模糊化主要是求各词集的隶属函数。
2.2.1 温差模糊子集的隶属函数
可将温差论域划分为7档-3,-2,-1,0,1,2,3,通过统计可得模糊
变量e的统计表,如表1所示。