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1、第7卷 第5期 制冷与空调2007年10月REFRIGERATIONANDAIR-CONDITIONING38241船艇冷库模糊控制系统的设计与仿真X王 静(解放军镇江船艇学院)摘 要 船艇冷库温度控制质量的优劣直接关系到库内所存货物的质量、制冷系统的能耗和环境污染等问题。本文提出利用遗传算法对船艇冷库模糊控制系统的控制规则和隶属度函数进行优化。通过仿真表明,该算法能够使模糊控制系统的控制品质得到较大的改善和提高。关键词 船艇冷库 模糊控制 隶属度函数 遗传算法 仿真Thedesignandsimulationoffu
2、zzycontrolsystemforwatercraftrefrigeratorWangJing(ZhenjiangWatercraftCollegeofPLA)ABSTRACTThetemperaturecontrolofwatercraftrefrigeratorhasdirectinfluenceonprob2lemslikethequalityofgoodsinstore,theenergyconsumptionofrefrigeratingsystemandtheenvironmentalpollution.Pu
3、tsforwardtousethegeneticalgorithmtooptimizethecontrolrulesandmembershipfunction(MF)ofthefuzzycontrolsystemofthewatercraftrefrigerator.Thesimulationresultshowsthatthecontrolqualityofthefuzzycontrolsystemhasbeengreatlyim2provedinthisway.KEYWORDSwatercraftrefrigerator
4、;fuzzycontrol;membershipfunction;geneticalgo2rithm;simulation 目前多数船艇冷库的制冷压缩机还是采用糊控制系统的优化设计提供一定的依据。ON2OFF双位控制方式,由于压缩机的频繁启停,1 基于遗传算法的模糊控制系统设计产生较大的电流冲击和机械磨损,使得压缩机寿命1.1 模糊控制输入输出参数的确定降低,冷库温度波动大,能耗增加,不符合当前节能温度及温度变化率是冷库制冷系统中的重要[2]的要求。要实现制冷装置最佳控制需解决的关键参数,因此采用二维的遗传模糊控制器结构,
5、设问题是更新自控元件和获得最佳调节规律。变频定输入变量:温度偏差E及温度偏差变化率ΔE;技术的采用虽然能调节压缩机电动机的供电频率,输出控制量:频率U。考虑到算法的简便性及可使其转速做出相应调整,使制冷装置的产冷量与冷行性,笔者选择最简单也是最常用的等腰三角形隶库的热负荷相匹配,但多数场合下,冷库内温度场属度函数作为研究对象,即输人变量E和ΔE,输精确的数学模型难以建立,传统的PID控制精度出控制量U,均采用交迭、对称、不均匀分布的三[1]不高。对此,笔者提出利用遗传算法进化理论角形隶属度函数,如图1～图3所示。对模糊控制系
6、统的隶属度函数和控制规则进行协1.2 遗传算法对隶属度函数的优化同自动寻优控制,用Matlab软件对基于遗传算法1.2.1 适应度函数的确定的船艇冷库模糊控制系统进行仿真,为船艇冷库模设计的目标函数J由J1,J2和J3组成,则:X收稿日期:2006207211 通讯作者:王静,Email:kingarrow10@sina.com 第5期 王 静:船艇冷库模糊控制系统的设计与仿真 ·39·式中Cmax表示一个适当的相对较大的数。1.2.2 隶属度函数参数编码的确定笔者采用
7、实数编码的方法,与传统二进制编码[3]相比,其计算量小,精度高。考虑模糊思维的特点及实际微控制器的运算速度,约定对于语言变量E={NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB},分别以0图1 输入变量E的隶属度函数～6个数字代表本身的含义;ΔE={NB,NS,ZE,PS,PB},分别用0～4个数字代表本身的含义;U={NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB},分别以0～6个数字代表本身的含义。1.3 模糊控制规则及其编码的确定针对船艇冷库的特点,选取控制量变化的原则是:当偏差大或较大时,选择控制量的大小以尽快消除偏差为主;而当
8、偏差较小时,选择控制量要注图2 输入变量ΔE的隶属度函数意防止超调,以使系统稳定。因此,模糊控制规则实质上是将以上实际控制过程中的经验加以总结而得出的一条条模糊条件语句的集合,通常以表格[4]的形式给出。对于双输入单输出控制系统的模糊推理,一般采用“IFA=AiANDB=BjTHENC=C
