模糊pid算法在空调控制系统中应用

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1、模糊PID算法在空调控制系统中应用　　【摘要】空调控制系统是一种非线性设备，系统控制复杂，并且由于其干扰严重，参数耦合性强及时变性等特点，使得变频控制系统控制尤为复杂。对于这样一个非线性的温度控制系统，简单的PID算法无法对其进行控制到非常好的效果。将PID算法和模糊控制算法相结合形成模糊PID控制算法，该算法集成了PID算法和模糊控制算法的优势，包括比例、模糊、比例积分控制等。使用模糊PID控制算法的空调控制系统具有更快的反应速度和更强的鲁棒性，更高的精度和稳态。仿真实验证明，模糊PID控制能有效降低系统误差，保证系统具有良好的特性，达到变频空调的理

2、想控制效果。【关键词】PID模糊控制变频空调引言随着科学技术的进步和计算机控制系统发展，通信数据中心机房也得到了大力的发展。具统计，在典型的通信数据中心机房投资时，空调制冷设备占投资的6%，但是其空调设备在后期的电费支出却占整个机房的电费支出的40%以上，因此大型机房的空调设备节能问题是目前一个继续解决的重点难题。4空调系统设备不仅要保证工作人员的一个舒适的理想工作环境，更要创造一个各种设备能稳定运行的环境，由于信息化专用机房内各种程控交换机及电子计算机属于高精度设备，对工作环境有着特殊的要求，对机房环境的湿度、温度、净化空调送风方式都有很高的要求，这

3、就对机房的空调控制系统提出了高要求。空调系统设备属于非线性设备，具有滞后性、参数时变性和受环境影响大的特点，目前市场上大多数空调设备都是采用的控制方法都比较单一，很难对性能进行大幅度的提升。但是采用模糊PID控制，可以实现优越的控制性能，主要是因为模糊PID控制根据空调的数学模型和实际测量结果对目标进行控制，非常适用于无法建立精确模型和模型变化的情况。1模型建立空调房是一个多变的目标体，比较复杂，实际的空调房的动态特征是一个高阶微分方程[2]，由于高阶微分方程计算非常复杂，不便于模型的建立，因此本文采用响应曲线的方法对空调房的室内温度的特性进行分析。本

4、文假设的空调房具有以下前提：4（1）室内是一个密封的空间，与外界没有任何的接触，即无法与外界进行热量的交换；（2）室内热量均匀分布，及温度均匀分布；（3）室内设备的热容量忽略不计；（4）各种干扰因素忽略不计，比如开关门、使用家用电器、人为因素、外界天气变化等。室内空气对流传热系数为，室外空气对流传热系数为，空调房的墙体厚度为360mm，墙体的导热系数为，空调房的尺寸为长6m，宽4米，高3米。空气密度为1.2250kg/m3，空气比热值为，将这些定量的数值代入公式，则可以得到如公式（6）的空调房间温度模型。2模糊PID控制策略根据制冷原理，当制冷系统处于

5、稳定状态时，制冷输出量与压缩机的转速成正比。制冷系统的输出量应该时刻根据室内温度情况进行变化。当室内温度降低时，热负载变会减小。此时应该降低压缩机的运转速度来减少制冷器的输出量，直到保证室内温度稳定为止[3]。4对于这样一个非线性的温度控制系统，简单的PID算法无法对其进行控制到非常好的效果[4]。但是模糊控制算法可以很好的控制这种复杂的控制系统，模糊控制方法类似于人脑的思维方式，但是，模糊控制不存在积分环节，因此使用模糊控制会导致经常处于平衡点上下发生震荡，存在稳态误差。但是，简单的PID算法控制可以消除这种稳态误差。由此，本文将PID算法和模糊控制

6、算法相结合形成模糊PID控制算法，这种算法集成了PID算法和模糊控制算法的优势，包括比例、模糊、比例积分控制等。使用模糊PID控制算法的空调控制系统具有更快的反应速度和更强的鲁棒性，不仅如此，模糊PID控制算法在被控量偏差较大时使用模糊控制，在被控量偏差较小时使用PID控制，由此完成高精度的控制。模糊控制器分为三部分：测量值的模糊化过程、建立模糊法则、模糊推断和决策。本文建立的模糊控制法则如表1所示。模糊控制器具有多个特点，比如响应速度快、稳态精度低、易产生震荡。但是PID具有高稳态精度，适合各种工作环境的特点。当控制器工作在动态过程时，主要起作用的是

7、模糊控制器，当系统达到稳态工作点时，主要起作用的是PID控制实现稳态控制。通过控制器自动开关，使得控制器能在PID控制和模糊控制之间进行转换。本系统设定当

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