模糊控制技術在恒溫恒濕空調中的研究與應用

【摘要】隨著節能環保理念的深入人心，在空調系統中，加強節能設計十分必要。對于恒溫恒濕空調而言，做好其節能設計，必須提高其自動控制的精度，推動空氣熱濕處理的工藝進步。本文以恒溫恒濕空調的自動控制為例，引入模糊控制技術，試圖建立新型基于模糊控制技術的恒溫恒濕空調自動系統結構，促進恒溫恒濕空調的節能，提高控制精度。

【關鍵詞】恒溫恒濕空調；模糊控制技術；自動控制

恒溫恒濕空調是一種通過自動控制的方式將室內的溫濕度、潔凈度、氣流速度控制在一定波動范圍內的空調系統，滿足工業生產、科技研究、實驗室檢驗等特殊場合對環境的要求。本文運用模糊控制技術進行恒溫恒濕空調自動控制系統的研究，給出自動系統實現的基本結構圖。

1、恒溫恒濕空調系統自動控制分析

在恒溫恒濕空調系統的自動控制上，有定露點和變露點調節法。定露點調節法就是通過送風含濕量的恒定以及恒定室溫來實現室內濕度的恒定，此種調節方法較適用于室內余濕量較小的干環境或是余濕量變化小的濕環境中，能保證控制精度，且控制過程中無需考慮室內溫度變化對濕度造成的影響。當室內余濕量大或對濕度控制精度要求非常高時，不適宜采用定露點調節法，因為此種調節法不能根據室內濕度變化來改變送風含濕量，在余濕量變化很大的濕環境中，不宜采用定露點調節法。

在夏季工況下，其通過室內溫度的控制來維持相對濕度環境，但這一過程產生了溫度干擾量。由于溫度控制系統是一個單回路的閉環系統，這些擾量都能反映出來，所以可以通過自動修正來解決偏差問題，故而該系統的控制精度較高。定露點調節法結構見圖1。

變露點調節法則是根據室內濕度的偏差來調節送風含濕量，從而滿足室內對濕環境的要求。若恒溫恒濕空調系統的精度一般，在變露點調節法的實現上，可以直接將室內溫度作為被調節參數，建立閉環控制系統。這種方式還能在一定程度上減少制冷且加濕環境中冷熱抵消現象，起到一定的節能效果。

2、基于模糊控制技術的恒溫恒濕空調自動控制的研究

基于模糊控制技術的恒溫恒濕空調自動控制就是運用模糊控制技術為控制露點、室內濕度之間建立起模糊關系，配合定露點調節控制閉環系統，建立起一個變露點調節的閉環系統，將定露點與變露點調節方法的優點結合起來，提高自動控制效果。

圖2 基于模糊控制技術的自動控制閉環系統

我們將空調系統以及房間看作是一個開口系統，是一個具有內部濕熱源交替的交換器，回風就是這個系統的內部循環結構，新風和排風則是進入系統和排出系統的物質，熱濕處理設備則可以看作是系統內部的冷熱源。系統的熱濕交替過程也就是空調系統的熱濕交換過程和房間內的熱濕交換過程。系統內的熱濕交換就是受到室外天氣變化影響的非線性過程，PID控制器需要克服來自室外新風對系統的擾動，模糊控制器需要控制來自空調機組內部的擾動。

利用模糊控制器來確定室內溫度偏差與露點溫度偏差之間的映射關系。對于溫度來說，系統控制時間較長，需要由PID控制器進行調節，空氣從熱濕設備流到送風口，空氣進入室內與室內空氣進行熱濕交換后移動到測量點，該過程耗費的時間較長。因此該串級控制系統是一個滯后的系統，適用于時延較大的系統，能提高系統的調節速度。系統中的兩個回路時間滯后性相差較大，可以認為二者互不干擾。

3、案例分析

某西藥制藥房采用恒溫恒濕空調，運用上述變露點串級模糊控制系統實現對室內溫濕度的自動控制。將串級模糊控制系統的參數調節為相對濕度，給定值為53%，經過為期4d的實驗分析，前兩天相對濕度最大、小值為53.8%、52.6%；后兩天相對濕度最大、小值為53.5%、52.3%。相對濕度在52-54%之間浮動，控制精度為53%±1%。在運用該模糊控制系統前，空調系統采用的是定露點調節法，前兩天相對濕度最大、小值為53.4%、50.2%；后兩天相對濕度最大、小值為54.0%、50.2%。相對濕度的控制精度為52%±2%。運用串級模糊控制系統后，空調系統的控制精度明顯提高。

結束語

隨著模糊控制技術研究的深入，其逐漸被運用到社會生產生活中，并展現出比傳統精確控制更優越的性能。在恒溫恒濕空調系統中，模糊控制技術的合理運用能簡化控制結構，提高控制精度，滿足特殊環境對溫濕度控制的要求，確保生產經營活動的順利開展。

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