【正文】 成對(duì)論定時(shí)器初始化開定時(shí)器中斷是否中斷溫度采樣子程序模糊化程序模糊推理子程序反模糊化子程序輸出頻率控制變量開始 N Y 圖42 模糊溫度控制程序流程圖域上的模糊集即求出所對(duì)應(yīng)的模糊狀態(tài)的隸屬度。模糊推理的過程也就是根據(jù)輸入按圖42確定的規(guī)則求輸出的過程。采用重心法把推理得到的頻率模糊變量轉(zhuǎn)化為精確的頻率。 基于模糊推理的自調(diào)器PID控制器 與傳統(tǒng)的PID控制方法比較，模糊控制具有許多優(yōu)點(diǎn)，特別適合與那些難以建立精確的數(shù)學(xué)模型、非線性和大滯后的過程，因而模糊控制在當(dāng)今得到人們的極大重視并有了迅速的發(fā)展。然而一些專家和學(xué)者經(jīng)深入研究比較后指出，模糊控制并不是代替，而只是擴(kuò)展了傳統(tǒng)的控制。在一些實(shí)際過程中，人們也常把模糊控制(Fuzzy)與PID控制結(jié)合在一起。 簡易Fuzzy PID控制器以及在線自調(diào)整Fuzzy PID控制器具有設(shè)計(jì)簡單．動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能好。抗干擾能力強(qiáng)、適用于線性和非線性系統(tǒng)最優(yōu)控制的一系列特點(diǎn)，又由于采用線性分檔，故對(duì)偏差、偏差變化、偏差和以及控制量的量化等級(jí)數(shù)可以取得任意大而不增加控制器算法的復(fù)雜性。所有這些都是基本Fuzzy PID控制器所不具備的。 另外，通過尋優(yōu)確定控制器參數(shù)之后，其模型只用幾個(gè)簡單解析式便可完全描述，故用于在線確定控制作用的時(shí)間很短，實(shí)時(shí)性很強(qiáng)。對(duì)于這類Fuzzy控制器，還由于不需要在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)查詢表，故控制算法占用機(jī)器內(nèi)存也很少，因此具有較強(qiáng)的實(shí)用性。 PID控制器參數(shù)自整定原則 通常，PID控制器的控制算式為： （45） 針對(duì)不同的e和人們總結(jié)出了一套，的整定原則：1)當(dāng)I e I較大時(shí)，為使系統(tǒng)具有較好的跟蹤性能，應(yīng)取較大的與較小的，同時(shí)為避免系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)較大的超調(diào)，應(yīng)對(duì)積分作用加以限制，通常取KI=0；1. 當(dāng)l e I和I EC I中等大小時(shí)，為使系統(tǒng)具有較小的超調(diào)，應(yīng)取得小些。在這種情況下，的取值對(duì)系統(tǒng)的影響較大，應(yīng)取得小一些，墨的取值要適當(dāng)。2. 當(dāng)I e I較小時(shí)，為使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性能，如與墨均應(yīng)取得大些，同時(shí)為避免系統(tǒng)在設(shè)定值出現(xiàn)振蕩，并考慮系統(tǒng)抗干擾性能，當(dāng)Il較大時(shí)楊可取得小些； II較小時(shí)腸可取大一些。根據(jù)要求，用于PID參數(shù)調(diào)整的模糊控制器采用二輸入三輸出的形式。該控制器是以I e I和II作為輸入，以,作為輸出。輸入語言變量e和的論域均為{6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6}輸出語言變量的論域均為{0，1，2，3，4，5，6)建立模糊規(guī)則表，根據(jù)以上所述的PID參數(shù)調(diào)整原則可以得到輸出變量 ， 的控制規(guī)則如下表所示。 NB NM ZO PM PBe NB M B B B M NM S S M S S ZO S M B M S PM S S M S S PB M B B B M表45 的模糊控制規(guī)則表 NB NM ZO PM PB e NB Z Z Z Z Z NM S M M M S ZO M M B B M PM S M M M S B Z S Z Z Z表46 的模糊控制規(guī)則表 NB NM ZO PM PBe NB S S Z S S NM M M S M M ZO S M B M S PM M M S M M PB S S Z S S表47 的模糊控制規(guī)則表 模糊控制器的仿真控制器壓縮機(jī)空調(diào)系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換低通濾波本節(jié)將針對(duì)作者提出的模糊控制器對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證它對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的適應(yīng)能力，圖43是空調(diào)控制系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖溫度+ 頻率 功率 環(huán)境 室溫 —圖43 控制系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，考慮到房間的模型很難精確地描述，根據(jù)MATLAB仿真軟件中的模型例子，結(jié)合實(shí)際控制時(shí)對(duì)象的反應(yīng)特征，將控制對(duì)象(壓縮機(jī)+空調(diào)器+空調(diào)房間)簡化為由集中參數(shù)和純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)來表示，其傳遞函數(shù)為： （46）式中為室內(nèi)溫度(℃)；f為運(yùn)轉(zhuǎn)頻率(Hz)；T為時(shí)間常數(shù)(S)；k為放大系數(shù)(C/Hz)；溫度采樣時(shí)間間隔為10s。這部分的仿真工作中，使用MATLAB仿真軟件中的模糊仿真工具箱(Fuzzy Tool Box)對(duì)模糊控制器進(jìn)行仿真。 規(guī)模糊控制器對(duì)系統(tǒng)的變化的適應(yīng)能力有限，對(duì)象變化較大后，產(chǎn)生了較大的超調(diào)，溫度波動(dòng)也變大：而PID模糊控制器對(duì)系統(tǒng)的變化不十分敏感，雖然有一定的超調(diào)，但通過控制器的自調(diào)整功能，能很快地消除控制對(duì)象變化的影響，對(duì)給定的跟蹤能力較強(qiáng)，且溫度波動(dòng)很小。對(duì)于系統(tǒng)常數(shù)T增加、系統(tǒng)延遲時(shí)間r加大只是由于大慣性而響應(yīng)變緩，但沒有象常規(guī)模糊控制器那樣產(chǎn)生較大溫度波動(dòng)。對(duì)比可得，自調(diào)整PID模糊控制器對(duì)參數(shù)變化的適應(yīng)能力明顯優(yōu)于常規(guī)模糊控制器，具有較強(qiáng)的魯棒性。自調(diào)整PID的模糊控制器克服了模糊控制對(duì)人的依賴和主觀隨意性的影響，具有良好的學(xué)習(xí)能力，與常規(guī)的模糊控制器相比，其適應(yīng)能力和控制性能都有所提高。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)模糊控制的原理及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了闡述，說明了模糊控制的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了常規(guī)模糊溫度控制器，并針對(duì)常規(guī)模糊溫度控制器的缺點(diǎn)提出了一種具有自調(diào)整功能的模糊控制器，它可根據(jù)過程的運(yùn)行狀況，在線修正PID參數(shù)的系數(shù)，實(shí)現(xiàn)在線模糊控制規(guī)則的自調(diào)整。 本章最后在計(jì)算機(jī)上對(duì)模糊控制器進(jìn)行了仿真，分析了模糊控制的控制效果，為實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。結(jié) 論 變頻式空調(diào)能效比高、調(diào)溫快、節(jié)能顯著，特別是應(yīng)用了模糊控制技術(shù)，顯出更加優(yōu)良的性能。在能源供應(yīng)日益緊張的今天，研制變頻空調(diào)具有很大意義。本文進(jìn)行了如下工作： 設(shè)計(jì)了室內(nèi)外機(jī)組電控系統(tǒng)硬件電路。以MB89P857單片機(jī)為核心，此單片機(jī)功能強(qiáng)，具有豐富的資源，大大簡化了電路設(shè)計(jì)，保證了系統(tǒng)的可靠性。室內(nèi)機(jī)組完成指令接收、溫度的檢測(cè)及運(yùn)算等功能，室外機(jī)組完成壓縮機(jī)調(diào)速控制等功能。變頻器的主電路采用交，直．交電壓型方式，功率器件采用三菱公司的智能功率模塊，利用富士通公司的電機(jī)控制專用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制，使整個(gè)電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常緊湊。控制方式采用具有低頻電壓補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比(V/F)控制；對(duì)于SPWM調(diào)制方法提出了基于規(guī)則采樣法的平均值采樣算法，實(shí)現(xiàn)上采用查表與實(shí)時(shí)計(jì)算相結(jié)臺(tái)的方法。實(shí)際運(yùn)行證明此變頻器工作可靠，輸出波形好，諧波小，能夠滿足空調(diào)器運(yùn)行要求。根據(jù)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能要求，室內(nèi)機(jī)軟件程序主要包括紅外遙控器接收程序、溫度的模糊控制程序、溫度A/D轉(zhuǎn)換程序、室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)的調(diào)速及風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)控制等功能。室外機(jī)程序由SPWM波形輸出程序、溫度A/D轉(zhuǎn)換程序、除霜控制程序、壓縮機(jī)過熱保護(hù)程序、功率模塊IPM故障處理程序、電路過流過壓保護(hù)程序以及三分鐘延時(shí)程序等部分組成。從最后的系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試來看，整個(gè)電控系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。對(duì)于空調(diào)器室溫控制這種對(duì)象尺寸變化大、溫度特性差別大的情況，使用傳統(tǒng)的PID控制方法不能取得良好的控制效果。所以二維模糊溫度控制器對(duì)室溫進(jìn)行控制，通過空調(diào)器的實(shí)際運(yùn)行證明了模糊控制的可行性。由于常規(guī)模糊控制器是模仿人的經(jīng)驗(yàn)來代替人實(shí)現(xiàn)控制的，往往帶有人的主觀性和局限性，為此本論文提出一種適于實(shí)時(shí)控制的具有PID自調(diào)整功能的模糊控制器，它可根據(jù)過程的運(yùn)行狀況，在線辨識(shí)和修正過程的模糊模型，實(shí)現(xiàn)在線模糊控制自學(xué)習(xí)。最后通過仿真驗(yàn)證了這種自調(diào)整PID模糊控制器的可行性，表明比常規(guī)的模糊控制具有更加優(yōu)良的控制性能。這種具有自調(diào)整功能的模糊控制器代表了今后模糊空調(diào)器的發(fā)展方向。本文在研究過程中的不足及進(jìn)一步的研究設(shè)想：在變頻器中使用軟開關(guān)技術(shù)，以提高功率器件的開關(guān)頻率，降低損耗，提高效率，使變頻空調(diào)進(jìn)一步發(fā)揮節(jié)能效果。致 謝 本論文是在實(shí)訓(xùn)老師的精心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題到論文的撰寫完成都傾注著導(dǎo)師的心血。導(dǎo)師為論文的研究提供了許多富有建設(shè)性的意見和建議，為本論文的順利完成提供了有利條件。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)、踏實(shí)的治學(xué)態(tài)度和對(duì)學(xué)生的嚴(yán)格要求使我受益匪淺。借此論文完成之際，謹(jǐn)向辛勤培育和教導(dǎo)我的導(dǎo)師致以衷心的感謝。參考資料[1]劉守江．空調(diào)器及其微電腦控制器的原理與維修．西安電子科技大學(xué)出版社. 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