基于Smith預(yù)估器的模糊PID控制在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、中央空調(diào)是智能建筑的重要組成部分，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，中央空調(diào)的使用將越來越普遍。然而，由于現(xiàn)在的中央空調(diào)控制大多數(shù)采用傳統(tǒng)的PID控制算法，而中央空調(diào)系統(tǒng)的高階非線性、時變、大時滯等特點，使得常規(guī)PID控制的控制效果欠佳，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間長，能源消耗大。因此，研究中央空調(diào)控制參數(shù)的實時在線整定可以縮短系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間，提高控制精度和穩(wěn)定性，有效降低空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗。
　　本文分析了中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和基本組成，

2、在此基礎(chǔ)上，建立了空調(diào)系統(tǒng)空氣處理環(huán)節(jié)的被控對象模型。從影響空調(diào)控制效果的時變性、非線性、大時滯入手，利用模糊控制不依賴被控對象精確模型的特點，由模糊算法在線整定PID控制器參數(shù)。對于模糊控制器存在的控制精度不夠，有可能在平衡點發(fā)生振蕩的缺點，本文在研究學(xué)習(xí)了李洪興提出的變論域理論后，將變論域的思想引入設(shè)計中。并為簡化控制器算法的設(shè)計使用變比例因子代替直接變論域的辦法，使模糊控制器能根據(jù)系統(tǒng)誤差變動的范圍動態(tài)調(diào)整其論域，達到消除系統(tǒng)振蕩

3、，提高控制精度的目的。
　　對于空調(diào)房間系統(tǒng)大時滯的特性，本文引入Smith預(yù)估控制算法，克服時滯對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。為解決Smith預(yù)估器存在的對系統(tǒng)精確模型嚴重依賴的缺點，在以系統(tǒng)穩(wěn)定性為前提的情況下，使用C.C.Hang改進后的Smith預(yù)估器結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)針對本文的系統(tǒng)模型進行研究。通過仿真分析發(fā)現(xiàn)了算法存在的問題和不足并針對性的提出改進，使C.C.Hang結(jié)構(gòu)的Smith預(yù)估器具有自適應(yīng)能力可根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的動態(tài)特性

4、調(diào)整控制器參數(shù)，最終使系統(tǒng)得到理想的動態(tài)響應(yīng)。
　　文章最后將本算法與PID、模糊PID及Smith模糊PID一起進行仿真對比分析，得到系統(tǒng)不同狀態(tài)下的四種控制算法仿真特性曲線。根據(jù)曲線的各項性能指標(biāo)列表進行對比分析，由仿真參數(shù)可知本算法要優(yōu)于其它三種算法。
　　總結(jié)以上：對于中央空調(diào)這樣的高階非線性、時變、大時滯系統(tǒng)，本文所設(shè)計的控制策略具有較好的控制效果和動態(tài)特性，有一定的自適應(yīng)能力，能夠克服時變、時滯等不利因素對系統(tǒng)的