模糊控制技術(shù)在變頻空調(diào)器中的應(yīng)用

作者：長(zhǎng)沙湖南商學(xué)院信息工程與信息管理系統(tǒng)（410205）周 鮮 來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》 摘要：對(duì)變頻式空調(diào)器的工作原理和模糊控制技術(shù)在變頻式空調(diào)器中的應(yīng)用進(jìn)行了入探討，并分析了其硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：空調(diào)器 變頻 模糊控制 硬件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) 空調(diào)技術(shù)的目標(biāo)就是為要人們創(chuàng)造一個(gè)舒適的環(huán)境,但從室內(nèi)而言，怛溫環(huán)境并非是衛(wèi)生和舒適的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。因?yàn)槌藴囟纫酝?，還有濕度、空氣流速等多種因素影響到舒適的程度。而常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)大多采用簡(jiǎn)單的機(jī)械溫控開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定控制溫度，通過(guò)壓縮機(jī)的停開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的恒溫控制。這種以溫度為變量的行方式一方面忽略了影響人體舒適感的多因素性；另一方在由于壓縮機(jī)頻繁的起動(dòng)和停止，不僅壓縮機(jī)易損壞，且將造成一定的能量損耗。而采用模糊挖掘的變頻式空調(diào)器，可以自動(dòng)根據(jù)室內(nèi)的熱環(huán)境因素調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，為人們創(chuàng)造一個(gè)舒適環(huán)境；同進(jìn)也有利于節(jié)約電能，延長(zhǎng)壓縮機(jī)使用壽命。 1 變頻空調(diào)器的工作原理 變頻空調(diào)器采用由變頻壓縮機(jī)、電子膨脹閥、室內(nèi)外換熱器和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的可變?nèi)萘恐评湎到y(tǒng)，該系統(tǒng)主要完成三大調(diào)節(jié)功能，即壓縮機(jī)功率調(diào)節(jié)、制冷劑流調(diào)節(jié)和熱交換器能力的調(diào)節(jié)。其中壓縮機(jī)功率調(diào)節(jié)由變頻器完成，制冷劑流則由電子膨脹閥調(diào)節(jié)，而熱交換能力由風(fēng)扇調(diào)節(jié)。 變頻空調(diào)器采用模糊控制技術(shù)輸入作模糊技術(shù)處理后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多變量的動(dòng)態(tài)控制，其控制關(guān)系如圖1所示。它包括三個(gè)輸入量：室內(nèi)溫差及其隨時(shí)間的變化率，室內(nèi)熱換器管壁的溫度及其時(shí)間的變化率，室外熱換器管壁的溫度及其隨時(shí)間的變化率。輸出量包括對(duì)空調(diào)器和制冷、制熱、除濕、化霜、風(fēng)向、風(fēng)量等功能實(shí)行智能化控制. 變頻空調(diào)器的工作原理可參見(jiàn)圖2，它可分為模糊輸入接口、模糊推理判別決策機(jī)構(gòu)和模糊輸出接口三個(gè)部分。 模糊輸入接口主要功能是根據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)輸出值，計(jì)算所選擇的系統(tǒng)輸入變量，并輸入變量的精確值變?yōu)槟：?，即將在被控系統(tǒng)的溫度差及溫度差變化率的精確值轉(zhuǎn)化為模糊量，以便進(jìn)行模糊推理和決策。 模糊決策機(jī)構(gòu)的主要功能是根據(jù)輸入變量的模糊量和模糊推理規(guī)則表推出控制決策。 模糊輸出接口的主要的功能是把經(jīng)模糊推理決策后所得的模糊控制量轉(zhuǎn)化為精確量，去控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。 2 模糊控制在變頻空調(diào)器中的實(shí)現(xiàn) 變頻空調(diào)器的控制器在自動(dòng)工作方式下，根據(jù)溫度和溫差變化率推斷出變頻器的工作頻率，進(jìn)而控制壓縮機(jī)的運(yùn)行速度。 2.1 精確量的模糊化 本系統(tǒng)采用目前廣泛采用的二維模糊控制器。設(shè)模糊變量為：e（溫差）、de/dt（溫差變化率）、?（輸出量）。相應(yīng)的模糊語(yǔ)言變量取值為： e={負(fù)大（nb），負(fù)?。╪s）,零（zo），正小（ps），正大（pb）} △e＝{負(fù)高（nh）, 負(fù)低（nl），零（zo），正低（pl），正高（ph）} } ?＝{零（zo），低（l），高（h），最高（mh）} 精確量的模糊化主要是求各詞集成的隸屬函數(shù)。 2.2.1 溫差模糊子集的隸屬函數(shù) 可將溫差論域劃分為7檔{-3，-2，-1，0，1，2，3}，通過(guò)統(tǒng)可得模糊變量e的統(tǒng)計(jì)表，如表1所示。 2.2.2 溫差變化率模糊子集的隸屬函數(shù) 設(shè)溫差變化論域劃分為7檔{-3,-2,-1,0,1,2,3}，通過(guò)統(tǒng)計(jì)可得模糊量de/dt的賦值表，如表2所示。 2.2.3 輸出量模糊子集的隸屬函數(shù)&n