基于Smith預估器的模糊PID控制在中央空調系統(tǒng)中的應用.pdf

1、中央空調是智能建筑的重要組成部分，隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展和人民生活水平的提高，中央空調的使用將越來越普遍。然而，由于現(xiàn)在的中央空調控制大多數(shù)采用傳統(tǒng)的PID控制算法，而中央空調系統(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)調節(jié)時間長，能源消耗大。因此，研究中央空調控制參數(shù)的實時在線整定可以縮短系統(tǒng)調節(jié)時間，提高控制精度和穩(wěn)定性，有效降低空調系統(tǒng)的能量消耗。
　　本文分析了中央空調系統(tǒng)的結構和基本組成，

2、在此基礎上，建立了空調系統(tǒng)空氣處理環(huán)節(jié)的被控對象模型。從影響空調控制效果的時變性、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，本文在研究學習了李洪興提出的變論域理論后，將變論域的思想引入設計中。并為簡化控制器算法的設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。
　　對于空調房間系統(tǒng)大時滯的特性，本文引入Smith預估控制算法，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預估器結構，并以此為基礎針對本文的系統(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結構的Smith預估器具有自適應能力可根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的動態(tài)特性

4、調整控制器參數(shù)，最終使系統(tǒng)得到理想的動態(tài)響應。
　　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。
　　總結以上：對于中央空調這樣的高階非線性、時變、大時滯系統(tǒng)，本文所設計的控制策略具有較好的控制效果和動態(tài)特性，有一定的自適應能力，能夠克服時變、時滯等不利因素對系統(tǒng)的