空调变风量控制系统中模糊控制技术研究

周尉杰

摘   要：随着科学技术的发展，空调已经成为人们日常生活中的重要设备。空调在变风量控制中主要是依赖于模糊控制技术来实现的，通过模糊控制技术的应用，可大幅提高空调对风量的可变控制，从而更好的根据人们的需要来调节室内空间的舒适度，提高了人们的生活质量。鉴于此，本文便对空调变风量控制系统的特点及组成进行分析，并对空调变风量控制系统中模糊控制技术进行深入的研究。

关键词：变风量空调  控制系统  模糊控制

中图分类号：TP391.9                               文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）02（a）-0102-02

智能化技术在各个领域中的应用，为各个领域的技术发展带来了巨大革新。在建筑领域中，智能建筑的出现，为人们的工作和生活提供了一个舒适的环境，同时也减少了建筑的能耗，提高了能源的利用效率，推动了人与自然之间的和谐共处。变风量空调又被称之为VAV空调，其也是智能建筑中的重要组成部分，在改善建筑空间舒适度中发挥着至关重要的作用。在空调变风量控制系统中，模糊控制技术是其核心所在，通过模糊控制技术的应用，可大大提高变风量空调的控制性能，从而实现了对风量、温度的有效控制。为此，以下便对空调变风量控制系统中模糊控制技术进行深入研究。

1  空调变风量控制系统介绍

空调变风量控制系统主要是根据室内空气参数或室内空调负荷来对房间中的送风量进行自动调整，从而使室内空间具备更高的舒适性。通过自动调整房间中的送风量，不仅能够大幅降低风机对动力的损耗，还能实现房间温度的稳定，从而在节能的同时，也能更好的保证房间的舒适性。从空调变风量控制系统的原理上来看，其借助于组合式空调箱来对新风和房间中的回风进行相应的处理，处理过程包括混合、过滤、除湿与冷却等，这在经过一系列的处理后，空气便会通过变频风机输送至房间中，从而使房间的空气参数得到自动调节。对于空调变风量控制系统来说，其控制的对象主要包括两个，一个是送风温度的控制，一个是送风量的控制，在送风温度控制中，主要是对冻冷水阀门的开度进行调节来达到控制目的，而在送风量控制中，则是改变变频器中的频率，从而使送风机的转速发生改变，进而达到控制送风量的目的。正是因为空调变风量控制系统具有节能、舒适、可控的应用优势，使其在各个领域中得到了十分广泛的应用。

2  空调变风量控制系统的特点及组成

2.1 空调变风量控制系统的特点

空调变风量控制系统的特点主要有3个：其一，空调变风量控制系统在改善室内舒适度时，除了要对输入室内的总风量进行考虑以外，还要考虑风机的运行能耗，尽可能的以最少的能耗来取得最佳的控制效果。空调变风量控制系统的总送风量相比于定风量系统的总送风量来说，只占到后者的70%～90%;其二，空调变风量控制系统具有较好的灵活性，容易进行改装和扩建，这也使其在复杂结构的建筑中尤为适合，当室内格局发生变化时，只需对空调变风量控制系统的支端与末端装置进行变更，或是只需对风口位置进行移动，便可有效适应房间的负荷变化;其三是空调变风量控制系统从本质上来说是一种全空气系统，这也使其在使用过程中不会出现风机盘管凝水或发霉等问题。

2.2 空调变风量控制系统的组成

空调变风量控制系统具有多种设计方案，不同设计方案能够适用于不同的建筑结构，用户可根据自身要求来对相应的控制方式进行选择。以单风道的变风量空调为例，其具体组成包括VAV空调箱、排风阀门、管网、VAV末端装置、回风阀门、新风阀门等，而在VAV空调箱中，空调变风量控制系统的控制回路则涉及到送风量控制、新风控制、排风控制、回风控制以及室温控制等。

3  空调变风量控制系统中模糊控制技术研究

3.1 模糊PID控制技术的原理

在空调变风量控制系统中，模糊PID控制技术是实现其模糊控制功能的核心技术，在应用模糊PID控制技术时，需要明确PID中三个参数和偏差变化率以及偏差这三者之间所具有的模糊关系，通过对偏差与偏差变化率进行实时检测，然后依据模糊控制原理来对三个参数进行在线校正，即可使偏差与偏差变化率能够始终满足控制器中不同参数的要求，从而达到良好的控制效果。在模糊PID控制中，需要将偏差与偏差变化率当作输入变量，然后通过模糊理论的应用，在线校正PID参数，从而使PID参数能够通过自整定来满足不同时间段内的偏差及偏差变化率要求，依据上述模糊PID的原理即可对控制系统中的模糊PID控制器进行设计。

3.2 模糊控制技术的实施

在空调变风量控制系统中，。由于空调变风量控制系统是对冷冻水阀门开度进行调节来实现送风温度控制的，以此确保送风温度能够达到设定值。同时，空调变风量控制系统会对送风机的转速进行控制，以此达到调节送风量的目的。送风机的转速控制需要改变其变频器频率，而变频器频率只需改变其电压大小即可实现。在空调变风量控制系统中，其表冷器与回风口处均设置有温度传感器，温度传感器会对回风口的温度进行检测，并将其当作送风温度。空调变风量控制系统主要涉及室内温度控制与送风温度控制两个部分，因此在这两个控制部分中分别安装相应的模糊PID控制器。在该模糊PID控制器中，共包括一个双输入和三个输出，其中，设定温度r和实际温度y所具有的偏差e和偏差变化率ec是模糊PID控制器的输入变量，通过模糊化后，偏差e转变成E，偏差变化率转变成EC，而参数a、i、d则是模糊PID控制器的三个输出变量。在模糊控制技术中，首先要对模糊化后的偏差语言变量进行选取，包括PB、PS、NS、NB、NM、Z0、PM，则其论域是[-3，-2，-1，0，1，2，3]，该偏差语言变量中的隶属函数需要选择相应三角形函数。其次是要对模糊化后的偏差变化率语言变量进行选取，包括PB、PS、NS、NB、PM、Z0、NM，则其论域是[-0.3.-0.2，-0.1，0，0.1，0.2，0.3]，其偏差变化率的隶属函数也需要选择相应的三角形函数。结合PID控制器的控制原理，参数a能够提高系统对控制命令的响应速度，提高控制精度，参数i能够消除稳态误差，参数d能够提高系统的动态控制性能，以此分别确定这三个参数的论域，然后选择相应的三角形函数来当作参数a、i、d的隶属函数，利用相应的控制规则，并将专家经验结合起来，即可生成室内温度控制与送风温度控制这两个部分的模糊控制规则表。在得到模糊控制规则表以后，可通过最大隶属度平均法来实施反模糊化，进而得到其三个输出参数的控制增量。

4  結语

总而言之，空调作为人们日常生活中重要的家用设备，对于改善室内环境的舒适度具有十分重要的作用。与此同时，人们对空调的控制性能也提出了更高的要求，这也使变风量空调受到越来越多人的欢迎与青睐。而对于变风量空调来说，其对于风量的控制是一个典型的非线性控制问题，如果仅仅采用传统的控制方法及理论，势必会存在很大的局限性。而将模糊控制理论应用于空调的风量控制问题中，通过模糊控制技术来进行风量控制，则可大幅提升变风量空调的控制性能，从而为变风量空调的技术研发工作提供了可靠的技术支持。

参考文献

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