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基于模糊PID算法的中央空调温度控制系统设计

【摘要】随着现代社会的不断发展，人们对于自身的生活水平有了更高的要

求，其中人们对于中央空调的基本性能也有了更为实际的要求，例如中央空调的

舒适程度、节能效果等等。本文现在就基于模糊PID算法的中央空调温度控制

系统设计进行了简单的探讨，并提出了自己的意见及其建议。

【关键词】中央空调;模糊PID算法;温度控制设计

空调的出现意味着人们的生活水平又上升到了另一个高度，人们对于物质的

享受又进入了另一个阶段。在城市化步伐不断推进的今天，中央空调的使用是非

常广泛的。

但是从节能效果方面分析，中央空调所需要消耗的能源远远大于其他类型的

空调，为此，我们必须要从降低空调循环水系统的输配电耗这方面着手，从而降

低中央空调的整个能源消耗。

一、中央空调的现状分析

现在，人们常见的重要空调的系统一般是由制冷机组、冷却水循环、冷冻谁

循环、风机盘管和散热塔系统组成的，如图1所示，中央空调系统主要结构。其

中，中央空调的重要耗能部位是压缩机、风机及其水泵。若是选用变频调速技术

来维持室内温度温度，使人感觉舒适的话，能够节约大概30%的能源消耗。这样

就是为什么中央空调选用变频调速技术来进行室内温控的原因之一。

在设计中央空调的冷冻水和冷却水系统时，一定要将原有的滞后性、惯性都

考虑在内。其中，中央空调的控制难度非常多，如：

（一）缺乏确定的模型

一般情况下，被控过程的数学模型都是用来设计控制系统和整定调节器参数

的，其中建模方式主要有有机理建模和实验建模这2种方法。但是，现在存在

的问题就是人类的认知能力不足，加上中央空调容易受到多方面的影响，复杂的

物理问题很难全部用机理知识来解释其存在的规律，这样的问题在中央空调运作

的各个环节中都存在，以至于难以对其建立模型。

（二）系统的非线性

实际系统中都存在程度不同的非线性问题。针对问题不严重的非线性，可以

直接用线性系统来代替，这也是大众普遍可以接受的;针对问题较为严重的非线

性问题时，就不能选用线性系统来代替，否则就极易出现数据偏差，所得出的结

论也会截然不同。线性系统中有很多反馈信息的机制，能够减少控制系统对于对

象模型的一种依赖。但这种方法的缺点就是回对被控对象产生延迟作用，这样就

会使得反馈的信息难以及时的反映出来，最终还会导致PID控制器的输出难以

跟上对象模型和扰动的变化。一般常用的PID控制器的控制效果不够明显;再者，

一个比较耐用的PID控制器最起码需要有一个两自由度的控制器，在选用工程

整定法来整定参数的时候，因为参数的控制之间本身存在耦合作用，所以一定要

人工来进行不断的调试和实验，这样虽然能够保证质量，但是在某种方面又是降

低了工作的效率。

要想解决存在的问题，就必须要设计人员不断的改进技术和PID控制方案，

要尽快将智能控制加入到重要空调的控制中去，使之能够加快中央空调的安全运

行。

二、模糊PID控制系统设计的方法研究

在设计模糊PID控制系统时，其主要的工作就是要设计出较为合适的被控

系统的模糊PID控制器，其任务主要有2个：一是要根据输入量的大小，选用

PID控制器所设定好的模糊推理来得出PID参数;而是利用PID控制器来得出想

要的PID参数及其输入量，从而计算出输出量的大小。

（一）模糊PID控制器的结构设计

在设计模糊PID控制的结构时，最主要的是要能够确定模糊控制器的输入

模块和输出模块这两个重要工作。在输入模块的确定过程中，一般是根据模糊

PID控制器的输入变量的个数来区分模糊PID控制为类搞死曲线，这是一条连续

函数。因为模糊化函数在控制系统中扮演着比较重要的地位，在选定的过程中一

定要能够按照实际的情况来不断试验，从而选择比较合适的。当模糊化函数已经

选定时，就要确定输入量中每一个模糊自己的模糊函数的定义域，确保模糊子集

的数目及其范围能够充满所有的输入了的论域，最终保证所有的输入量都能够对

应到模糊函数中去。

（二）模糊PID控制规则设计

模糊PID控制中的重要部分是控制的规则，其中，该控制规则包括以下3

个方面：