遗传神经网络PID控制技术研究与应用

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1、第28卷第3期2011年6月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．28No．3Jun．201文章编号：2095—1248(2011)03—0052—04遗传神经网络PID控制技术研究与应用刊、卫娜(沈阳发动机设计研究所，辽宁沈阳110015)摘要：针对空调控制系统非线性、大滞后、时变性等特点，通过对中央空调总风量控制法的研究，提出了采用遗传算法神经网络PID控制方法，使空调控制系统具有较高的控制精度和良好的动态特性。仿真及实验结果表明该方法有效可行。关

2、键词：神经网络PID控制；总风量控制；动态性能；稳态精度中图分类号：TPl83文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2011．03．012ResearchandapplicationofPIDcontrolbasedongeneticneuralnetworkSUNWei—na(ShenyangAeroengineResearchInstitute，LiaoningShenyang110015)Abstract：Airconditioningcontrolsystemisanon

3、linear，largedelay，time—varyingsystem．Basedonstud—iesoftotalairvolumecontrolofcentralairconditioning．amethodusinggeneticalgorithmtoachieveneuralnetworkPIDcontrolisproposed，whichprovideshighercontrolprecisionandbetterdynamicperformance．Effectivenessandfeasibili

4、tyofthemethodisshownbythesimulationandexperimentalresults．Keywords：neuralnetworkPIDcontrol；totalairvolumecontrol；dynamicperformance；steadystateaccu·racy自动控制系统广泛应用于国民经济的各个领域。随着生产规模的不断扩大和生产能力的不断提高，以及自动化技术和控制理论的发展，自动控制系统也日益复杂和日趋完善。已经由单输入单输出的控制系统发展为多输入多输出的控制系统；由采

5、用常规控制仪表和控制器构成的连续控制系统，发展到将计算机作为控制器的直接数字控制系统，从而实现各种复杂的控制。中央空调总风量控制法是一种新兴的控制方法，其技术还处于不断的发展和完善之中，如何与当前最先进的控制算法和控制技术相结合，是总风量控制法研究的一个热点方向¨J。根据中央空调系统的特点，提出将神经网络和遗传算法有机地结合起来，构成遗传神经网络，采用遗传神经网络PID控制算法对空调控制器进行设计。通过遗传神经网络来在线自整定PID参数，提高系统的动态和稳态性能，从而对空调系统进行有效的控制。1空调控制系统组成1

6、．1系统结构由于空调系统具有非线性，大滞后，时变性等特点，难以建立准确的空调系统的数学模型，一般采用PID控制方法。这种控制方法，在外界的干扰非线性强的条件下，控制的效果不理想口】。因此，需要寻求新的非线性系统的控制方法，以提高系统的控制性能。在总风量控制法中，首先根据房间的设定温度，计算出每个房间所需送风量，从而求出所有房间所需的总风量，并根据总风量调节变频风机的转速。然后，每个房间根据各自的设定温度，调节收稿日期：2011一Ol—13作者简介：孙卫娜(1956一)，女，山东文登人，高级工程师，主要研究方向：自

7、动控制技术在工程中的应用，E—mail：swn6061339@163．corn。第3期孙卫娜：遗传神经网络PID控制技术研究与应用53房间末端风阀的开度，以达到调节室内温度的目的。风机转速控制中央控制器图1中央空调总风量控制示意图从图1给出的总风量控制法示意图中可以看出，总风量控制法包括两个基本控制环节：房间温度控制环节；风机变频输出控制环节。1．2控制方案针对上述两个基本环节，总风量控制法有两种不同的控制方案：(1)采用各房间独立控制方案即风机变频输出控制和各房间温度控制各自独立进行。由于房间温度控制环节的时间

8、常数远大于风机变频输出控制环节，因此该方法可行。该方法控制过程简单，便于工程实现，但该方法各房间之间的耦合性会增强。(2)采用各房间协调控制方案即先根据房间的设定温度，计算出每个房间所需送风量，从而求出所有房问所需的总风量，同时由中央控制器根据总风量和各房间所需送风量计算出每个房间末端风阀所应达到的开度；在调节变频风机转速的同时，调节每个房间末端风阀开度，从而解决各房间之