轨道车辆空调系统出风温度控制的探讨2800字_工学.doc

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1、轨道车辆空调系统出风温度控制的探讨2800字摘要：结合目前国内备轨道空调设计要求、车辆技术规格要求和轨道车辆空调的实际运营情况，针对轨道车辆空调的特点，提岀了在轨道车辆空调系统设计中采用送风温度控制策略，提高车厢内温度稳定性。关键词：轨道车辆；空调系统；PID控制；送风温度；模糊控制引言：目前轨道车辆空调系统通过统冋风温度控制方式已无法满足车厢内舒适性指标,木文结合组轨道车辆空调的特点，就采用以模糊PTD串级控制模型的送风温度为目标温度的控制策略进行的探讨。1.送风控制策略在普通轨道车辆空调系统里，温度控制体系一般只基目标温

2、度与冋风温度的差值，通过冋差或常规的PID控制模型来实现，由于冋风温度在敕个温度变化过稈屮有着较大的滞麻性，使得温度控制需要相当长的响应时间，照成车厢内温度波动较大，使旅客感觉忽冷忽热，彩响了乘客区的舒适度。1.1模糊PID算法模糊P1D控制模型将采样时所获得的偏差及偏養变化信号来判断外界及车厢环境的变化悄况，然后根据此悄况来调整PID控制器的Kp,Ki,Kd的参数，从而更好的实现温度控制。模糊PID控制的数学模型结构式如下：其屮：KP=KPO+Ap；KP0为比例参数的初值Ki=KIO+Ai；KT0为积分参数的初值Kd二KD

3、O+Ad；KDO为微分参数的初值1.2送风控制系统模型搭建为了更加精确的控制轨道车辆车厢的温度，我们采取送风温度控制的控制策略，这需要空调系统屮要有三个温度检测点，分别是新风温度，送风温度，冋风温度。空调系统根据新风温度、送风温度、I叫风温度传感器检测的温度及变化计算出一个送风温度的目标值，再根据这个值来调节空调系统的送风温度。具体模型如下：图1送风温度控制模型由于轨道车辆车厢温度是一个延迟大，内外环境温度变化复杂的被控对彖。为了更加精确的控制轨道车辆车厢的温度，我们所讨论的送风温度控制策略采用是模糊P1D串级控制模型，如上

4、模型所示，该模型是以空调系统的送风温度为副1川路，以车厢温度为主冋路的模糊PID串级控制模型，在空调系统工作时控制器通过外界新风温度计算出车厢的目标温度和预计送风设定温度，再市模糊PID串级控制模型的主冋路的

5、叫风温度和车用i目标温度的偏羌及其变化率计算出冋风偏并影响值，冋风偏并影响值加上预计送风设定温度计算出送风设定温度，通过副冋路的送风温度与送风设定温度的偏差及其变化率来控制空调系统屮压缩机的启停，使送风温度达到理想的送风温度设定值，从保持车厢温度的稳定。2.控制函数及参数整定2.1车厢目标温度（Tsp）根据UIC553

6、标准，轨道车辆车厢的额定温度并不是一成不变的，而是随着外界新风平均温度(Text)变化而变化：输入变量：新风温度(Text)当新风温度小于等于20?C时：车厢设定温度如下：Tsp=22?C当新风温度高于20?C小于35?C时，车厢设定温度公式如下：Tsp=22+0.2(Text-20)?C当新风温度为35?C时，客室区设定点是25?C。如果新风温度高于35?C,小于40?C房间设定温度公式如下：Tsp二25+0.4(Text-35)?C当新风温度大于等于40?C时，Tsp二27?C2.2预计送风设定温度(tci_initia

7、l)输入变量：新风温度(Text)为达到车厢的目标温度，需要车厢的目标温度配置一个预计送风设定温度。出风温度参照下图屮红线标示的1111线进行计算，1111线由以下T作点构成：新风温度低于T5?CTci_initial:28?C新风温度：0?CTci_initial:25?C新风温度：20?CTcijnitial:17?C新风温度大于：35?CTci_initial:15?CTciinitial：预计送风设定温度2.3回风偏差影响(ir_t)冋风偏旁影响是由冋风温度和车厢日标温度的偏茅及其变化率通过模糊PT串级控制系统的主回

8、路计算出的结果。由公式：可推出：比例项(ir_p):积分项(ir_i):冋风偏并影响输出项(ir_t):ir_t=ir_p+ir_i输入变量：回风温度(Tret)及车厢目标温度(Tsp)输出变量：回风温度影响值(ir_t)(单位：摄氏度)。可调整参数Kp_ir=Kp_ir0+Ap(比例项参数)Ti_ir=Ti_ir0+Ai(积分项参数)Tir_t(采样时间)Li_ir(积分项数值限定)在实际运行中积分项ir_i需加一个数值限定，以防止积分项数值过大，影响系统的响应时间，因此需要引入积分项数值限制条件。当iri>=Liir时i

9、ri=Liir；当ir_i2.4送风设定温度送风温度设定温度通过最初的tciinitial和ir_t获得:tci=tci_initial+ir_t极端的送风温度不仅人体会感觉不适同时对系统也将造成一定的煤响，过低的送风温度将导致空调机组低压过低，系统不稳定等情况。过高的送风温度由容易引起一