【正文】 差設(shè)定目標(biāo)是被減數(shù)結(jié)果可以是正成負(fù)正數(shù)表示還沒有達(dá)到負(fù)數(shù)表示已經(jīng)超過了設(shè)定值這是面向比例項(xiàng)用的一個(gè)變動(dòng)數(shù)據(jù)累計(jì)偏差∑e t e t e t1 t2 e 1 這是我們每一次測(cè)量到偏差值的總和這是代數(shù)和考慮到他的正負(fù)符號(hào)的運(yùn)算的這是面向積分項(xiàng)用的一個(gè)變動(dòng)數(shù)據(jù)基本偏差的相對(duì)偏差e t ．e t1 用本次的基本偏差減去上一次的基本臨差用于考慮當(dāng)前控制的對(duì)象的趨勢(shì)作為快速反應(yīng)的重要依據(jù)這是面向微分項(xiàng)的一個(gè)變動(dòng)數(shù)據(jù)三個(gè)基本參數(shù)KpⅪKd這是做最好的控制器的關(guān)鍵常數(shù)分別稱為比例常數(shù)積分常數(shù)和微分常數(shù)不同的控制對(duì)象他們需要選擇不同的數(shù)值還需要經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試才能獲得較好的效果標(biāo)準(zhǔn)的直接計(jì)算法公式Pou t Kpe t Ki∑e c Kd e t O t1 上一次的計(jì)算值Pou t1 Kp4e t1 Ki∑e t1 Kd e t1 e t2 兩式相減得到增量法計(jì)算公式Pdlt Kp e t e t1 Kie t Kd e t 一2e t1 e t2 比例調(diào)節(jié)作用是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用三l減少偏差比例作用大可以加快調(diào)節(jié)減少誤差但是過大的比例使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定積分調(diào)節(jié)作用是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差提高無差度因?yàn)橛姓`差積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行直至無差積分調(diào)節(jié)停止積分調(diào)節(jié)輸出一常值積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)TiTi越小積分作用就越強(qiáng)反之Ti大則積分作用弱加入積分調(diào)節(jié)使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)臺(tái)組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器微分調(diào)節(jié)作用微分作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率具有預(yù)見性能預(yù)見偏差變化的趨勢(shì)因此能產(chǎn)生超前的控制作用在偏差還沒有形成之前已被微分調(diào)節(jié)作用消除因此可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能在微分時(shí)間選擇合適情況下可以減少超調(diào)減少調(diào)節(jié)時(shí)間微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用因此過強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)抗干優(yōu)不利此外微分反應(yīng)的是變化率而當(dāng)輸入沒有變化時(shí)微分作用輸出為零微分作用不能單獨(dú)使用需要另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合組成PD或PIE 控制器1．3．3模糊控制概述數(shù)字PID控制在生產(chǎn)過程中是一種普遍采用的控制方法在冶金t機(jī)械化工等行業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用傳統(tǒng)的反饋控制近代控制理論和大系統(tǒng)理論都是建立在精確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上的而且研究這些系統(tǒng)時(shí)必須提出一些比較苛刻的假設(shè)因此傳統(tǒng)控制所面臨的難題是 1 實(shí)際系統(tǒng)存在復(fù)雜性非線性時(shí)變性不確定性和不完全性等一般無法獲得精確的數(shù)學(xué)模型 2 為研究這類系統(tǒng)提出并遵循的一些假設(shè)在應(yīng)用中與實(shí)際不符 3 對(duì)于某些復(fù)雜的和包含不確定性的對(duì)象無法以傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型來表示 4 為了提高性能傳統(tǒng)控制系統(tǒng)可能變得很復(fù)雜從而增加了設(shè)備的初始投資和維修費(fèi)用降低系統(tǒng)的可靠性自動(dòng)控制領(lǐng)域面臨上述難題其解決途徑是 1 推進(jìn)控制硬件軟件和智能的結(jié)合 2 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制科學(xué)與其它相關(guān)學(xué)科 科學(xué) 的結(jié)合特別是人工智能的出現(xiàn)和發(fā)展促進(jìn)了自動(dòng)控制向著它的更高層次一智能控制發(fā)展14本文的主要工作電冰箱的主要作用是保持箱內(nèi)食品的最佳溫度達(dá)到食品保鮮的目的．因而本文控制器的主要功能是溫度控制和智能化霜根據(jù)不同型號(hào)冰箱的要求也可帶有自動(dòng)制冰功能．此外該控制器還具有過欠壓保護(hù)功能斷電后壓縮機(jī)開啟延時(shí)功能開門報(bào)警功能自學(xué)習(xí)功能及故障運(yùn)行自恢復(fù)功能等． 1 電冰箱溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能該功能是電冰箱應(yīng)具備的主要功能電冰箱設(shè)存冷凍室和冷藏室冷凍室的溫度為一6℃～18℃冷藏室的溫度為O℃～lOC在該溫度范圍內(nèi)食品保鮮效果較好因此對(duì)控制器的要求是將冷凍室和冷藏室的溫度自動(dòng)控制在各自的范圍內(nèi) 2 自動(dòng)除霜功能冷凍室中的水分會(huì)凝結(jié)成霜因此電冰箱應(yīng)有自動(dòng)除霜功能該功能的實(shí)現(xiàn)方法是通過累計(jì)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間和檢測(cè)環(huán)境溫度來判斷是否滿足化霜條件當(dāng)滿足化霜條件時(shí)接通化霜加熱絲同時(shí)斷開壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)30分鐘后斷開化霜加熱絲接通壓縮機(jī)再過15分鐘后接通風(fēng)機(jī) 3 電源過欠壓保護(hù)功能為了使電冰箱安全可靠地運(yùn)行要求其電源電壓在176V～240V之間因此當(dāng)電源電壓小于176V或大于240V時(shí)壓縮機(jī)應(yīng)自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警顯示 4 壓縮機(jī)丌啟延時(shí)功能該功能要求壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)間超過3分鐘才能啟動(dòng)以延長(zhǎng)壓縮機(jī)的壽命這就要求在每次電冰箱上電時(shí)都要檢查壓縮機(jī)停機(jī)是否到3分鐘若未達(dá)到需延時(shí)到3分鐘后才能啟動(dòng)因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有判斷與延時(shí)功能 5 故障自檢報(bào)警功能該功能要求在電冰箱運(yùn)行過程中不斷診斷電冰箱的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)電冰箱停機(jī)并報(bào)警顯示 6 變頻控制通過變頻控制可以使冷凍室的溫度控制更加合理當(dāng)冷凍室需要制冷量比較大的時(shí)候可以通過變頻調(diào)控使電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮機(jī)制冷就多一些同理當(dāng)冷凍室需要制冷量比較小的時(shí)候則使電機(jī)轉(zhuǎn)速慢一些壓縮機(jī)制冷就少一些第二章系統(tǒng)介紹21 概述211 電冰箱的熱負(fù)荷壓縮機(jī)排氣經(jīng)冰箱冷暖氣 在冰箱背面或側(cè)面 冷凝后遴入干燥過濾器去除水分和雜激在通過毛細(xì)管節(jié)流節(jié)流后的氣．液混合物先精流入冷凍室和冷藏室農(nóng)蒸發(fā)器中吸收熱量蒸發(fā)使冷凍室和冷藏室驄溫度達(dá)到設(shè)定要求從蒸發(fā)器流出的制冷劑流入壓縮機(jī)212 電冰箱的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本文的研究對(duì)象是大容積多功能的無氟電冰箱這種電冰箱一般是多門分體結(jié)果一套制冷裝置多通道風(fēng)冷式控制溫度的手段主要是壓縮機(jī)的開停循環(huán)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速通風(fēng)道風(fēng)門的開啟程度等22 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與功能簡(jiǎn)介風(fēng)冷式電冰箱的制冷系統(tǒng)設(shè)置在冷凍室由壓機(jī)出來的高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)冷凝器冷卻后被送到設(shè)置在冷凍室四周蒸發(fā)器中蒸發(fā)為氣態(tài)同時(shí)吸收外界的熱量達(dá)到制冷的目的壓縮機(jī)的開停定制冷的程度在冷藏室和蔬菜室中不設(shè)蒸發(fā)器而是將冷凍室的冷氣經(jīng)公用風(fēng)道由風(fēng)機(jī)送給各溫區(qū)用各區(qū)的風(fēng)門控制該溫區(qū)的溫度變化冷凍室和其他溫區(qū)的溫度制匹配問題用模糊控制器協(xié)調(diào)冷凍室和冷藏室的溫度控制方案基本是相同的只是控制對(duì)象不同前者控制壓縮機(jī)開停后者調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)門現(xiàn)以冷凍室為例說明溫度控制系統(tǒng)模糊控制器的設(shè)計(jì)問題模糊控制電冰箱不僅要考慮到冷凍室溫度的恒溫調(diào)節(jié)同時(shí)也要考慮到冷凍室溫度與食品溫度未必相同這一因素最終應(yīng)使食品溫度保持在某一范圍內(nèi)從未達(dá)到保鮮的目的這是它與傳統(tǒng)的PID恒溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)追求的控制目標(biāo)間的差別食品放進(jìn)冷凍室即開始降溫經(jīng)過一段時(shí)間冷凍室的溫度可能已降到給定值但這是食品溫度還么一有達(dá)到保鮮溫度的要求因此這是壓縮機(jī)不應(yīng)關(guān)斷必須繼續(xù)制冷延長(zhǎng)的時(shí)間視放入的食品的熱容量而定在壓縮機(jī)關(guān)斷以后冷凍室的溫度開始回升當(dāng)回升到給定值時(shí)理應(yīng)將壓縮機(jī)再次投入運(yùn)行但實(shí)際上這是食品的溫度猶豫熱慣性并不與冷凍室空間溫度一致從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)應(yīng)延時(shí)起動(dòng)壓縮機(jī)延時(shí)多長(zhǎng)也與放入食品的熱容量有關(guān)以上分析說明最后一次投入的食品的熱容量在以后的壓縮機(jī)控制決策的調(diào)整中起著重要的作用但投入食品的熱容量是無法檢測(cè)的不能指望用戶輸入而必須利用模糊推理和軟傳感技術(shù)投入的食品熱容量的檢測(cè)是在食品放入冷凍室并關(guān)門后5min內(nèi)進(jìn)行的一般情況下冷凍室的溫度都在18℃左右當(dāng)食品存入以后冷凍室的溫度急劇上升上升的絕對(duì)值和變化率決定放入食品的溫度和熱容量第三章 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型與智能控制理論3．1概述電冰箱的主要任務(wù)是保證所儲(chǔ)存的食品在經(jīng)過冷凍冷藏之后仍然色味不變其主要手段是通過保持箱體內(nèi)的最佳溫度達(dá)到食品保鮮的目的傳統(tǒng)的PID控制方法是一種線性的控制方法對(duì)于電冰箱這個(gè)非線性系統(tǒng)來說它已經(jīng)不能很好地滿足系統(tǒng)控制的要求隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展以及智能控制理論在各行各業(yè)中的應(yīng)用電冰箱控制系統(tǒng)可以采用智能控制方法進(jìn)行控制模糊控制理論發(fā)展于20世紀(jì)6070年代它也是一種智能控制方法將電冰箱控制系統(tǒng)與模糊控制理論有機(jī)的結(jié)合起來必能實(shí)現(xiàn)理想的控制效果3．2 電冰箱模糊控制系統(tǒng)太陽能發(fā)電11太陽能簡(jiǎn)介太陽能的能源是來自地球外部天體的能源主要是太陽能是太陽中的氫原子核在超高溫時(shí)聚變釋放的巨大能量人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽我們生活所需的煤炭石油天然氣等化石燃料都是因?yàn)楦鞣N植物通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來后再由埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成它們實(shí)質(zhì)上是由古代生物固定下來的太陽能此外水能風(fēng)能波浪能海流能等也都是由太陽能轉(zhuǎn)換來的12太陽能的發(fā)展歷史據(jù)記載人類利用太陽能已有3000多年的歷史將太陽能作為一種能源和動(dòng)力加以利用只有300多年的歷史近代太陽能利用歷史可以從1615年法國(guó)工程師所羅門德考克斯在世界上發(fā)明第一臺(tái)太陽能驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)算起該發(fā)明是一臺(tái)利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功而抽水的機(jī)器 真正將太陽能作為近期急需的補(bǔ)充能源未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)則是近來的事20世紀(jì)70年代以來太陽能科技突飛猛進(jìn)太陽能利用日新月異13我國(guó)太陽能資源我國(guó)是太陽能資源相當(dāng)豐富的國(guó)家絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4 kWh㎡以上西藏最高達(dá)7kWh㎡太陽能發(fā)電類型利用太陽能發(fā)電有兩大類型一類是太陽光發(fā)電亦稱太陽能光發(fā)電另一類是太陽熱發(fā)電亦稱太陽能熱發(fā)電 太陽能光發(fā)電是將太陽能直接轉(zhuǎn)變成電能的一種發(fā)電方式它包括光伏發(fā)電光化學(xué)發(fā)電光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電四種形式在光化學(xué)發(fā)電中有電化學(xué)光伏電池光電解電池和光催化電池 太陽能熱發(fā)電是先將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能再將熱能轉(zhuǎn)化成電能它有兩種轉(zhuǎn)化方式一種是將太陽熱能直接轉(zhuǎn)化成電能如半導(dǎo)體或金屬材料的溫差發(fā)電真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電堿金屬熱電轉(zhuǎn)換以及磁流體發(fā)電等另一種方式是將太陽熱能通過熱機(jī)如汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電與常規(guī)熱力發(fā)電類似只不過是其熱能不是來自燃料而是來自太陽能15太陽能的應(yīng)用就目前來說人類直接利用太陽能還處于初級(jí)階段主要有太陽能集熱 太陽能暖房太陽能發(fā)電等方式 151太陽能集熱器 太陽能集熱器 solar collector 在太陽能熱系統(tǒng)中接受太陽輻射并向傳熱工質(zhì)傳遞熱量的裝置按傳熱工質(zhì)可分為液體集熱器和空氣集熱器按采光方式可分為聚光型集熱器和吸熱型集熱器兩種一個(gè)好的太陽能集熱器應(yīng)該能用20～30年152 太陽能熱水系統(tǒng) 早期最廣泛的太陽能應(yīng)用即