模糊控制技術在變頻空調器中的應用

作者：長沙湖南商學院信息工程與信息管理系統(tǒng)（410205）周 鮮 來源：《電子技術應用》 摘要：對變頻式空調器的工作原理和模糊控制技術在變頻式空調器中的應用進行了入探討，并分析了其硬件系統(tǒng)的結構和軟件系統(tǒng)的設計。 關鍵詞：空調器 變頻 模糊控制 硬件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) 空調技術的目標就是為要人們創(chuàng)造一個舒適的環(huán)境,但從室內而言，怛溫環(huán)境并非是衛(wèi)生和舒適的標準環(huán)境。因為除了溫度以外，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)空調系統(tǒng)大多采用簡單的機械溫控開關來設定控制溫度，通過壓縮機的停開來實現(xiàn)空氣調節(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頻繁的起動和停止，不僅壓縮機易損壞，且將造成一定的能量損耗。而采用模糊挖掘的變頻式空調器，可以自動根據(jù)室內的熱環(huán)境因素調節(jié)壓縮機的轉速，為人們創(chuàng)造一個舒適環(huán)境；同進也有利于節(jié)約電能，延長壓縮機使用壽命。 1 變頻空調器的工作原理 變頻空調器采用由變頻壓縮機、電子膨脹閥、室內外換熱器和風機系統(tǒng)構成的可變容量制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要完成三大調節(jié)功能，即壓縮機功率調節(jié)、制冷劑流調節(jié)和熱交換器能力的調節(jié)。其中壓縮機功率調節(jié)由變頻器完成，制冷劑流則由電子膨脹閥調節(jié)，而熱交換能力由風扇調節(jié)。 變頻空調器采用模糊控制技術輸入作模糊技術處理后，可實現(xiàn)對多變量的動態(tài)控制，其控制關系如圖1所示。它包括三個輸入量：室內溫差及其隨時間的變化率，室內熱換器管壁的溫度及其時間的變化率，室外熱換器管壁的溫度及其隨時間的變化率。輸出量包括對空調器和制冷、制熱、除濕、化霜、風向、風量等功能實行智能化控制. 變頻空調器的工作原理可參見圖2，它可分為模糊輸入接口、模糊推理判別決策機構和模糊輸出接口三個部分。 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化為模糊量，以便進行模糊推理和決策。 模糊決策機構的主要功能是根據(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化為精確量，去控制壓縮機的轉速。 2 模糊控制在變頻空調器中的實現(xiàn) 變頻空調器的控制器在自動工作方式下，根據(jù)溫度和溫差變化率推斷出變頻器的工作頻率，進而控制壓縮機的運行速度。 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。設模糊變量為：e（溫差）、de/dt（溫差變化率）、?（輸出量）。相應的模糊語言變量取值為： e={負大（nb），負?。╪s）,零（zo），正小（ps），正大（pb）} △e＝{負高（nh）, 負低（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}，通過統(tǒng)可得模糊變量e的統(tǒng)計表，如表1所示。 2.2.2 溫差變化率模糊子集的隸屬函數(shù) 設溫差變化論域劃分為7檔{-3,-2,-1,0,1,2,3}，通過統(tǒng)計可得模糊量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