空調(diào)系統(tǒng)中PID控制的運(yùn)用分析

吳錦桐

（廣東美的暖通設(shè)備有限公司 佛山 528311）

空調(diào)系統(tǒng)中PID控制的運(yùn)用分析

吳錦桐

（廣東美的暖通設(shè)備有限公司 佛山 528311）

PID控制，是空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的核心，其可根據(jù)環(huán)境的需求，控制空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。PID控制方式，降低了空調(diào)系統(tǒng)的能耗，起到節(jié)能的作用，滿足空調(diào)系統(tǒng)的各項(xiàng)需求。因此，本文主要探討空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)PID控制的運(yùn)用。

空調(diào)系統(tǒng)；PID控制；模糊自適應(yīng)

空調(diào)系統(tǒng)的需求逐漸增加，能耗成為重點(diǎn)考慮的問題。空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中，提高了對(duì)節(jié)能降耗的重視度，全面控制空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行，引進(jìn)PID控制，能夠在根本上約束空調(diào)的運(yùn)行，促使其更符合外界環(huán)境的需求。PID控制，在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，運(yùn)行精度很高，而且不會(huì)造成太大的誤差，提高空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的資源利用率。

1 空調(diào)系統(tǒng)的PID控制

PID控制，是指利用在線學(xué)習(xí)的方式，作用于PID控制器的輸出參數(shù)，經(jīng)過輸出的參數(shù)，調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)值，充分優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。PID控制器中，運(yùn)用了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的思想，能夠準(zhǔn)確的控制空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行[1]。PID控制器，簡化了空調(diào)系統(tǒng)的控制過程，保證室內(nèi)、送風(fēng)量等回路控制的準(zhǔn)確性，而且PID控制，其可應(yīng)用到通風(fēng)、供暖等空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，為空調(diào)系統(tǒng)提供最優(yōu)的控制數(shù)值。

2 空調(diào)系統(tǒng)中PID控制的運(yùn)用

空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，主要是模糊PID控制為主，實(shí)現(xiàn)了精確的運(yùn)行控制。結(jié)合模糊PID的控制方式，分析其在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)踐應(yīng)用。

2.1 仿真

空調(diào)房間內(nèi)部，形成熱力系統(tǒng)，無法準(zhǔn)確的構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，而是采用模糊PID控制，簡化仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，以空調(diào)房間為仿真對(duì)象，構(gòu)建熱力學(xué)模型。PID控制仿真時(shí)，著重體現(xiàn)熱力學(xué)模型的應(yīng)用，在空調(diào)系統(tǒng)方面提出幾點(diǎn)要求，首先PID控制仿真時(shí)，將房間看做一項(xiàng)容器，僅考慮房間內(nèi)部存儲(chǔ)的熱量，內(nèi)部擺件蓄熱可忽略不計(jì)；然后仿真時(shí)，不計(jì)算空調(diào)房間以外的熱力流動(dòng)，包括室外的熱力空氣；最后假定空調(diào)房間內(nèi)的溫度平均，不計(jì)算滯后的室內(nèi)溫度，以此來保障PID控制仿真的準(zhǔn)確性。模糊PID控制，利用能量守恒的方式，控制空調(diào)系統(tǒng)的各項(xiàng)因素。

2.2 設(shè)計(jì)

空調(diào)系統(tǒng)的PID控制內(nèi)，需要設(shè)計(jì)模糊自適應(yīng)PID控制器，專門用于管控空調(diào)系統(tǒng)，一方面達(dá)到節(jié)能的設(shè)計(jì)，另一方面優(yōu)化空調(diào)房的環(huán)境。

模糊自適應(yīng)PID控制器的運(yùn)行規(guī)律表達(dá)：

式中：u（t）是指 PID 控制的輸出值；e（t）是指誤差；ec（t）是誤差變化率；kp、ki、kd分別代表比例、積分、微積分系數(shù)。

空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，模糊自適應(yīng)PID控制器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)需根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的需求，提供可調(diào)整的方式[2]。PID控制器中，關(guān)鍵的是控制器和模糊推理器，推理器會(huì)根據(jù)空調(diào)房間內(nèi)的溫度，輸入誤差e和變化率ec，輸出PID控制的比例、積分和微積分系數(shù)三項(xiàng)參數(shù)，可以根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)不同的運(yùn)行時(shí)刻，提供自整定后的溫度參數(shù)，促使空調(diào)系統(tǒng)中的溫度控制，能夠處在良好的變化狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的準(zhǔn)確控制。

模糊自適應(yīng)PID控制器，其在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，有一定的規(guī)律可循，應(yīng)該根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行需求，建立隸屬函數(shù)與控制規(guī)則，方便獲取空調(diào)房間內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，輸出溫度以及溫度誤差，促使溫度變量構(gòu)成三角函數(shù)的隸屬關(guān)系，保障各項(xiàng)參數(shù)均服從正態(tài)分布[3]。空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)對(duì)PID控制的應(yīng)用，主要是自整定的功能，例如：空調(diào)的變頻功能，其可根據(jù)室內(nèi)溫度的偏差，調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，自整定功能，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)的運(yùn)行，避免平衡點(diǎn)處出現(xiàn)過大的振蕩，保障空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，假如空調(diào)房室外的溫度是37℃，室內(nèi)是34℃，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)定值是24℃，模糊PID控制器開始仿真，時(shí)長10min，模糊PID控制，控調(diào)節(jié)時(shí)的溫度差，提高溫度響應(yīng)的速度，在短時(shí)間內(nèi)將溫度降低到24℃，保持空調(diào)系統(tǒng)的良好性能，而傳統(tǒng)的溫度控制，其在調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度時(shí)，出現(xiàn)不平衡的問題，溫度會(huì)在24℃上下浮動(dòng)，指導(dǎo)平衡在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)定值，不僅浪費(fèi)了能耗，還增加了溫度響應(yīng)的時(shí)間。

2.3 運(yùn)用

變風(fēng)量空調(diào)內(nèi)，PID控制的運(yùn)用較為明顯，PID提供了串級(jí)控制回路，主控制器內(nèi)，采用了模式自適應(yīng)PID控制，專門控制空調(diào)房內(nèi)的溫度，主動(dòng)調(diào)節(jié)變風(fēng)量[4]。模糊PID控制的過程，是根據(jù)空調(diào)房內(nèi)的實(shí)際溫度與設(shè)置溫度的差，通過模式PID進(jìn)行調(diào)整，PID輸出的信號(hào)，是變風(fēng)量空調(diào)的所需風(fēng)量設(shè)定值，風(fēng)量值的差，由PID調(diào)節(jié)算法調(diào)節(jié)風(fēng)閥開關(guān)，促使空調(diào)房內(nèi)的溫度，維持在設(shè)定值的附近。

3 空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)PID控制的優(yōu)勢(shì)

空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，PID控制的優(yōu)勢(shì)非常明顯，結(jié)合PID控制的應(yīng)用，例舉其在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)。

（1）節(jié)能優(yōu)勢(shì)，PID控制，在最短的實(shí)踐內(nèi)整定空調(diào)系統(tǒng)，將空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)值變化，維持在平衡的狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)較大的溫度或送風(fēng)量波動(dòng)，由此減少了能源的消耗，而且PID控制下的平穩(wěn)運(yùn)行方式，降低了能源的消耗，體現(xiàn)出了節(jié)能降耗的特征。

（2）時(shí)效性優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過仿真研究發(fā)現(xiàn)，PID控制在調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，所需時(shí)間要低于傳統(tǒng)的控制，其可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到空調(diào)的設(shè)定值。

（3）操作控制方面的優(yōu)勢(shì)，PID控制在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，操作與控制的程序均比較簡單，取代了復(fù)雜的操作程序，保障了空調(diào)運(yùn)行的功能，表明PID控制的先進(jìn)性，所以應(yīng)該深化PID控制在空調(diào)系統(tǒng)中的使用。

4 結(jié)束語

空調(diào)系統(tǒng)的功能性強(qiáng)，需要深入研究PID控制，才能穩(wěn)定的調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)，促使其具備良好的運(yùn)行方式，最主要的是滿足空調(diào)系統(tǒng)的需求，提供高效的控制方式，把控空調(diào)系統(tǒng)的整體運(yùn)行，避免增加空調(diào)能源的消耗負(fù)擔(dān)，體現(xiàn)PID控制在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)。

[1]曹建秋，徐凱.模糊PID控制在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)仿真，2011，05：197～200.

[2]王群.基于模糊PID控制技術(shù)的智能空調(diào)系統(tǒng)建模仿真研究[J].裝備制造技術(shù)，2011，11：25～28.

[3]張義，左為恒，林濤.BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)仿真，2011，04：149～151+220.

[4]唐賢健，郭平生，曾坤，劉海力.模糊自適應(yīng)PID控制在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].制冷與空調(diào)，2010，03：77～80.

TP273.4

A

1004-7344（2016）17-0239-01

2016-5-10

吳錦桐（1988-），男，廣東佛山人，本科，研究方向?yàn)榕ㄔO(shè)備電控開發(fā)。