模糊PID自整定技术在地铁空调控制中的应用

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基于空调控制器的模糊PID控制算法研究与应用

基于空调控制器的模糊PID控制算法研究与应用作者：徐咏邬超鹏谭海锋陈泳来源：《电脑知识与技术》2018年第09期摘要：针对传统PID控制响应、过渡时间长和模糊控制不准确、误差大的问题，提出了应用于空调控制器的模糊PID控制算法。

设计了模糊PID控制算法的结构，利用MATLAB的M 函数工具以及模糊推理工具箱，以环境温度控制研究了模糊PID控制算法的设计与实现步骤。

通过改造单台美的空调采用模糊PID控制算法前后的温度控制对比测试，得出采用算法后从初始状态过渡到设定值的调节时间从10分钟减少到7分钟，稳态过程中的温度变化更加平稳，变化范围从±1.5℃缩小到±0.6℃，减少了系统的调节时间和控制的超调量，缩短了过渡时间，可用于智能空调系统。

关键词：空调控制器；模糊PID；MATLAB；算法研究中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）09-0269-0420世纪80年代空调进入我国，到如今的21世纪，空调已成为人们日常生活的常用家电产品[1]。

目前，人们对空调控制器的需求日益增加、对其性能要求也越来越高。

结合国内外发展状况，空调控制器将向着性价比高、多功能、网络化、低功耗和智能化的趋势发展。

根据空调的发展趋势，针对传统PID控制算法响应、过渡时间长和模糊控制算法控制不准确、误差大的问题，提出了基于空调控制器的模糊PID控制算法。

1 算法概述1.1 PID控制算法PID控制从产生到现在已经经历了80多年的历史，主要在可建立精确数学模型的确定性控制系统中使用。

在现代化工业控制系统中，95%以上的控制回路采用PID结构[2]。

在实际工程应用中，常用的传统PID参数调节步骤繁琐，特别是查找合适的I参数和D参数，实际调试过程中会通过很多次试验才能找到合适的参数[3]。

因此，本系统采用经典的Ziegler-Nichols方法来确定系统最初的P参数、I参数和D参数，之后根据系统运行的效果再进一步改进和优化相关参数。

浅析地铁空调模糊控制与仿真

浅析地铁空调模糊控制与仿真发布时间：2022-01-21T03:32:54.899Z 来源：《中国科技人才》2021年第29期作者：董利芳朱忠超宋君君武双虎张红星[导读] 提出一种基于车辆热负荷模型来搭建空调仿真模型并配合模糊算法进行仿真测试方法。

中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心河北唐山 063035摘要：针对地铁车辆变频空调控制，介绍了地铁空调工作原理，采用ControlBuild编写地铁空调模糊PID控制算法，并搭建了车辆热负荷仿真模型。

通过多组数据试验完成PID参数调整等以往需要现场试验进行的工作，辅助解决了实际空调试验周期长、人力、物力费用高等问题。

关键词：地铁、空调、模糊控制、负荷仿真1.引言地铁空调系统是保证乘客区域新鲜空气及舒适温度的重要设备。

变频控制的关键技术在于控制算法，为解决变频控制中的超调和欠调等问题，采用模糊算法进行频率调节。

而模糊算法的精准性需要大量实际测试参数不断调整和修订来完善，为减少和避免实际测试工作量，提出一种基于车辆热负荷模型来搭建空调仿真模型并配合模糊算法进行仿真测试方法。

2.空调基本原理空调系统的基本原理是通过压缩机压缩制冷回路的制冷剂，让制冷剂在制冷回路中流动起来，通过制冷剂的物理变化实现车内车外的热交换过程。

3.模糊PID算法变频空调的控制的核心是对为制冷回路提供动力的压缩机进行变频控制。

所谓模糊PID控制[1]是基于比例-积分-微分控制规律实现PID 控制。

本方案采用以偏差e及偏差的变化ec为输入，利用模糊控制规则在线对PID参数比例系数Kp、积分系数Ki和微分系统Kd进行调整，以满足不同的偏差e和偏差的增量ec对PID参数的不同要求。

其中K0为Kp的加权系数，K1为Ki的加权系数，K2为Kd的加权系数。

模糊算法的控制策略是依据模糊PID算法基本原理结合实际经验确定的各类参数集，为提升频率调节的精确和稳定性，对Kp、Ki、Kd 进行加权平均处理。

模糊PID算法在空调控制系统中的应用

模糊PID算法在空调控制系统中的应用【摘要】空调控制系统是一种非线性设备，系统控制复杂，并且由于其干扰严重，参数耦合性强及时变性等特点，使得变频控制系统控制尤为复杂。

对于这样一个非线性的温度控制系统，简单的PID算法无法对其进行控制到非常好的效果。

将PID算法和模糊控制算法相结合形成模糊PID控制算法，该算法集成了PID算法和模糊控制算法的优势，包括比例、模糊、比例积分控制等。

使用模糊PID控制算法的空调控制系统具有更快的反应速度和更强的鲁棒性，更高的精度和稳态。

仿真实验证明，模糊PID控制能有效降低系统误差，保证系统具有良好的特性，达到变频空调的理想控制效果。

【关键词】PID 模糊控制变频空调引言随着科学技术的进步和计算机控制系统发展，通信数据中心机房也得到了大力的发展。

具统计，在典型的通信数据中心机房投资时，空调制冷设备占投资的6%，但是其空调设备在后期的电费支出却占整个机房的电费支出的40%以上，因此大型机房的空调设备节能问题是目前一个继续解决的重点难题。

空调系统设备不仅要保证工作人员的一个舒适的理想工作环境，更要创造一个各种设备能稳定运行的环境，由于信息化专用机房内各种程控交换机及电子计算机属于高精度设备，对工作环境有着特殊的要求，对机房环境的湿度、温度、净化空调送风方式都有很高的要求，这就对机房的空调控制系统提出了高要求。

空调系统设备属于非线性设备，具有滞后性、参数时变性和受环境影响大的特点，目前市场上大多数空调设备都是采用的控制方法都比较单一，很难对性能进行大幅度的提升。

但是采用模糊PID控制，可以实现优越的控制性能，主要是因为模糊PID控制根据空调的数学模型和实际测量结果对目标进行控制，非常适用于无法建立精确模型和模型变化的情况。

1 模型建立空调房是一个多变的目标体，比较复杂，实际的空调房的动态特征是一个高阶微分方程[2]，由于高阶微分方程计算非常复杂，不便于模型的建立，因此本文采用响应曲线的方法对空调房的室内温度的特性进行分析。

城市轨道交通车辆空调模糊控制探讨

城市轨道交通车辆空调模糊控制探讨摘要：在现阶段的城市中，轨道交通工程建设越来越多。

城市轨道交通车辆空调系统中融入模糊控制技术，将空气温度当成直接控制参数，把车内PMV偏差值以及偏差波动规律作为基础参数输入到模糊控制装置内，从而对热舒适度进行有效控制，促进城市轨道交通相关车辆空调控制能够跟随人体自身热舒适感受而进行合理变化。

关键词：轨道交通；车辆空调；模糊控制引言夏季为了提高乘客乘车的舒适度，城市轨道交通送入车站公共区的新风需经过水系统制冷以后再由组合式空调机组送入，然而仅通过人工手动实时调整并不切合实际，因此引入自动控制系统来进行智能控制调节，在提高环境舒适度的同时降低能耗。

1空调系统控制概述空调系统控制方式采用微机控制，其核心部件为Microprocessor（微处理器），根据国际标准《UIC553（国际铁路联盟）客车车厢的通风、供暖和空调》规定的曲线，按外部环境温度实现自动调节控制。

本车的空调控制单元（ACU）控制本车的两个空调机组工作；ACU与列车控制及监控系统（TCMS）进行通讯，实现整列车空调和通风系统的控制和监视功能；系统具有完善的保护功能、故障诊断和乘务员支持等功能。

2城市轨道交通车辆内部空调系统实施模糊控制的意义尽管从车辆整体结构分析，城市轨道交通车辆内部构成和当下铁路车辆设计结构上存在较大的相似性，但仅对其中的空调系统进行分析，发现城市轨道交通在实际运行中有其一定的特殊性。

为此针对城市轨道交通车辆内部空调系统进行优化设计时，因为其载客量在不同环境状态下存在较大差异，针对轨道车辆内部缺少可参考的空气标准参数，所以会使轨道车辆内部空间在实际运行中出现湿度和空气温度参数设计不合理等问题，从而无法对实际运行中的城市轨道车辆内部温度进行有效控制，导致车内气温出现忽高忽低问题，降低人们的出行质量，所以在此次研究中，通过对现有轨道交通车辆实际运行状态进行深入分析，寻找有效的解决措施，以热舒适指标为基础设计模糊控制融入到轨道交通车辆相关空调系统当中，从而结合各种环境因素变化，对空调系统的制冷工作和制热工作进行全面控制，保障车辆内部温度能够始终维持一种最佳状态，提高人们的出行质量。

基于模糊PID控制的地铁屏蔽门控制系统

高速公路污水处理引言概述：高速公路污水处理是指对高速公路上产生的污水进行处理和净化的过程。

随着交通的发展和高速公路的建设，高速公路污水处理问题日益凸显。

本文将从五个大点来阐述高速公路污水处理的重要性和方法。

正文内容：1. 高速公路污水产生的原因：1.1 雨水排放：高速公路上的雨水流经路面，带走了路面上的尘土、油污等污染物，形成污水。

1.2 车辆尾气：高速公路上大量的车辆排放尾气，其中含有有害物质，与雨水混合后形成污水。

1.3 其他污染源：高速公路周边的工厂、住宅等区域也会产生污水，其中的污染物也会流入高速公路。

2. 高速公路污水处理的方法：2.1 雨水收集与分流：通过设置雨水收集设施，将高速公路上的雨水进行收集和分流，减少污水的产生。

2.2 沉淀池处理：将收集到的污水引入沉淀池，通过重力沉淀的方式去除其中的悬浮物和沉积物。

2.3 生物处理：将经过沉淀的污水引入生物处理池，通过微生物的作用，将有机物质分解为无机物质。

2.4 活性炭吸附：将处理后的污水通过活性炭吸附，去除其中的有机物质和有害物质。

2.5 消毒处理：经过前面的处理后，对污水进行消毒处理，杀灭其中的病菌和病毒，确保出水的安全性。

3. 高速公路污水处理的意义：3.1 环境保护：高速公路污水处理能够减少对周边环境的污染，保护生态系统的平衡。

3.2 健康保障：处理后的污水经过消毒处理，保证了出水的安全性，减少对人体健康的威胁。

3.3 资源回收：经过污水处理后，可以回收其中的有机物质和水资源，实现资源的循环利用。

4. 高速公路污水处理的挑战：4.1 大量污水处理：高速公路上的污水量较大，处理设施需要具备一定的处理能力。

4.2 沉淀物处理：沉淀池处理后会产生大量的沉淀物，如何处理这些沉淀物是一个挑战。

4.3 运维成本：高速公路污水处理设施的运维成本较高，需要投入一定的人力和财力。

5. 高速公路污水处理的发展趋势：5.1 技术创新：随着科技的进步，新的污水处理技术不断涌现，提高了处理效率和水质。

探讨PID控制在空调自控系统中的应用

2021年3月专题综述253探讨PID控制在空调自控系统中的应用史良(天津华津制药有限公司，天津300462)【摘要】在空调自控系统中，PID控制器是应用最广泛的自动控制调节器。

本文主要对传统的PID控制在空调自控系统中的应用和在传统PID控制技术基础上发展出来的智能PID控制技术应用进行探讨，深入研究不同智能PID控制技术和智能PID 技术在空调自控系统中的发展前景，以期为相关人员提供参考。

【关键词］PID控制；空调系统；自动控制；发展应用【中图分类号］TP303【文献标识码】A【文章编号］1006-4222(2021)03-0253-020引言随着时代的发展，空调系统已经由最原始的仅有开关设置过渡到有简单的PID控制，直到发展出目前的智能PID控制理论，当然空调自控系统仍然在向着更高的智能化自动控制系统方向进行研究。

在研究传统PID控制系统性能的基础上，智能PID控制系统改善了传统PID在实际应用中暴露出的缺陷进行了改善，比传统的PID控制具有更加准确、快速、高效的优势。

智能PID控制技术通过结合现代计算机技术和丰富的模拟人类操作经验的方法对空调系统产生稳定高效的控制效果。

1智能PID控制空调自控系统的应用介绍传统的PID控制系统存在效率不高、能源损耗多、运行稳定性低等问题，我国有84%的空调控制系统还在单纯地通过传统PID控制系统进行操作，在节能环保方面已经不能适应时代提出的绿色发展需要，而智能PID控制系统在减少能源损耗方面所展现的性能显著，且其系统操作比较简单,更加人性化。

事实上，智能PID控制是仍在发展阶段的一项技术，其将传统的PID技术与智能控制理论相结合。

它不仅仅依靠被控制对象的模型，还能模拟人的操作经验和智慧实现对规律进行判定修正，为控制对象形成最佳模式，实现更好的控制结果，智能PID控制系统在空调自动控制系统中发挥了重要作用。

2空调自控系统的现状及优化空调的自控系统作为一种综合性系统，由多种配置结构组成。

模糊PID控制技术在空调控制过程中的应用

模糊PID控制技术在空调控制过程中的应用
张明莉;秦静;艾兰;刘继承
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2008(036)007
【摘要】以某化纤厂集中式工艺性空调系统作为研究对象,建立了模糊PID控制系统.此系统使用模糊增益调整PID控制器,它是利用模糊规则和推理来对PID参数进行调整的,通过算法的仿真分析,验证了算法的可行性.
【总页数】3页(P293-295)
【作者】张明莉;秦静;艾兰;刘继承
【作者单位】北京联合大学,北京,100101;中国人民公安大学,北京,100036;北京联合大学,北京,100101;北京联合大学,北京,100101
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.模糊PID算法在空调控制系统中的应用 [J], 张凯
2.模糊PID控制算法在地源热泵空调控制中的应用 [J], 李中彩;程武山
3.模糊PID自整定技术在地铁空调控制中的应用 [J], 罗永建;柴晓冬;吴浩;郑树彬;侯彦彬
4.模糊PID控制技术在空调控制过程中的应用 [J], 张明莉;秦静;艾兰;刘继承
5.基于空调控制器的模糊PID控制算法研究与应用 [J], 徐咏;邬超鹏;谭海锋;陈泳
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模糊PID参数自整定技术在中央空调系统中的应用探讨

模糊PID参数自整定技术在中央空调系统中的应用探讨中央空调系统是一个复杂系统，其能耗占整个建筑能耗的50%以上，是耗能大户，目前的控制方式一般都采用传统的PID控制算法，其控制效果并不令人满意，浪费能源的现象严重，在系统的控制精度、稳定性和可靠性等性能方面，难以满足用户的需求。

本文以某烟厂中央空调系统的工程改造为背景，讨论中央空调系统这个典型的多输入多输出、具有大滞后特性的非线性系统的控制问题。

由于该系统是复杂系统，难以建立精确的数学模型，显然采用PID方式控制是不恰当的。

文章提出采用基于自学习的模糊PID参数自整定技术，借助PID参数的在线模糊自整定，实时修改PID参数，确保系统在运行过程中始终处于优化状态，既满足系统技术性能指标要求又能最大限度地节约能源。

以下是对某些关键技术问题的粗略讨论。

2 PID各参数对系统控制特性的影响经典控制算法PID是传统的调节方式，也是当前中央空调系统采用的主要控制方法，要改进中央空调系统的性能，必须研究PID控制算法中各个参数对控制系统特性的影响，下面就PID调节的三个环节分别说明PID各参数对系统动、静态性能的影响。

比例环节的作用是减少偏差。

比例系数增大可以加快响应速度，减小系统稳态误差，提高控制精度。

但过大会产生较大超调，导致系统不稳定；取得过小，可减少系统的超调量，使系统的稳定裕度增大，但会降低系统的调节精度，使系统的过渡过程时间延长。

积分环节用于消除系统的静态误差，提高系统的无差度，但会使系统响应速度变慢，使系统的超调量变大，并且可能导致系统产生振荡。

加大积分系数有利于减小系统静差，但过强的积分作用会使系统的超调量加剧，甚至引起振荡；减小积分系数虽然有利于系统的稳定，避免系统产生振荡，减小系统的超调量，但对消除系统的静差是不利的。

微分环节能反映偏差信号的变化趋势，能在偏差信号值变得太大之前，引入一个有效的早期修正信号，有助于系统减小超调，克服振荡，使系统快速趋于稳定，提高系统的响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态特性。

模糊PID控制在变风量空调系统中的应用

ＡＳＲＣ：ｎｉｅｉｎｔｐｒｕｅｏｔｌｃｅｅｆＡｉｃｎｉｎｇｓｔｒｅｔｉｐｐｒＢＴＡＴＡｔｌｅｔｍｅｔｎｏｓｍＶａ —ｏｄｉｉｓｍｉｐｓｅｉｔｓａｅｎｌｇｅａｒｃｒｈｏＶｒｔｎｙｅｓｅｎｄｎｈｏ．
第２卷第５８期
文章编号：０６９４（０１０ — １７０１０ — ３８２１）５０９
２１年５０１月
模糊ＰＤ控制在变风量调系中的应用Ｉ空统
曹建秋，徐凯
（庆交通大学信息科学与工程学院，庆４０７重重００４）
ｍｏｅｅｉｎｐｒｍｅｔｒｆｔｅａｒｃｎｔｏｅｏｏｃａｅ，ｔｏｕｔｓｆｔｅｃｎｒｌｓｓｅｐｒｏｓｗｅ１ｄｌｄｓｇａａｅｓｏｈｉｏｄｉｎｄｒｍｈｎｇｉｈｅｒｂｓｎｅｓｏｈｏｔｏｙｔｍｅｆｒｌ．ｍＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｒａｅａｒｖｌｍｅ；ａｈｅｔｃｌｍｏｌＣａｃｄｏｔｏ；ｒａｅｕｖｒｅＶａｉｂｌｉｏｕＭｔｍａｉａｄｅ；ｓａｅｃｎｒｌＶａｉｂｌｎｉｅｓ
扰动，小了各种扰动对室温的影响。采用可变论域自适应模糊ＰＤ控制。进行仿真，果证明，风量空调系统具有良好减Ｉ结变
的动态性和稳定性。当空调房间模型结构参数发生变化时，制系统鲁棒性好。控关键词：风量；学模型；级控制；变论域变数串可中图分类号：Ｐ７＋４Ｔ２３．文献标识码：Ａ

模糊控制技术在地铁空调控制中的应用

中图分类号：２１６Ｕ３：文献标志码：Ａ
ＡｐｌａｔｎｏｕｚｎｒｌＴｃｎｌｇｎＭｅｒｒＣｎｉｉｎｎｎｒｌｐｉｉｆＦｚｙＣｏｔｏＣｔｃｏｏｏ
ＬＵＯｎ－ａ，ＺＨＥＮＧｈ — ｉ，ＷＵｏ，ＣＨＡＩＸｉｏｄｎ，ＺＹｏｇｊｎｉＳｕｂｎＨａａ— ｏｇＨＵｅ —ａＷｎｆ
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Ｋｅｒｓ：ｆｚｙｃｎｔｏｌｙｗｏｄｕｚｏｒ；Ｍｅｒｉｏｎｔｏｎｎｇ；ｓｍｕａｉｎｔｏａｒｃｄｉｉｉｉｌｔｏ

变论域模糊PID在空调车温度控制中的应用

ｔｎＩｏｔｌａｄｅｆｃｉｅｙｉｒｖｈｙｔｍｙａｃｐｒｒｎｃｉａＰＤｃｎｒｎｆｔｌｍｐｏｅｔｅｓｓｅｄｎｍｉｅｆｍａｅ，ｓａｙｓｔｃｕａｙａｄｒｂｓｎｓ，ｏｌｏｅｖｏｔｄｔｅａｃｒｃｏｕｔｅｓｅａｎｎｔａｏｄａｐｉｔｒｓｅｔａｄｉｈｓａｇｏｐｌａｉｎｐｏｐｃ．ｃｏＫＥＹＷＯＲＤ￥：Ａｉｃａｔｒｕｄａｒｃｎｉｏｉｇｃｒ；ｎｉｅ；ｒｂｅｕｉｅｅ；ｕｚｏｔｌｒｒｆｇｏｎｉｏｄｔｎｎａｔＮｏｎａＶａａｌｎｖｒＦｚｙｃｎｒｉｓｌｒｉｓｏ
ｐｏｅｔｅｃｎｒｌｅｏｍａｃｆＰＤｃｎｒｌｒｒｖｏｔｏｒｒｎｅｏＩｏｔｌ．Ｍａｌｉｌｔｎｒｓｌｈｗｔａｉｃｎｒｌｉｂｔｒｔａｒｄ－ｈｐｆｏｅｔｂａｓｍｕａｉｅｕｔｓｏｈｔｔｓｏｔｓｅｔｈｎｔｉｏｓｈｏｅａ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｈｅｅａｕｅｃｎｒｌｓｓｅｆｒａｒｒｆｒｕｄａｒｃｎｉｏｉｇｃｒｓｉｏｌｘｓｓｅｏｍｅ— Ｔｅｔｍｐｒｔｒｏｔｙｔｍｏｉａｔｇｏｎｏｄｔｎｎａｔｓａｃｍｐｅｙｔｍｆｉｏｃｉｉｔｖｒｉｇｏｌｅｒｉｒｃｓｄｌａｄｕｃｒａｎｗｒｎｉｎｎ．ＦｒｔｅｔａｉｏａＩｃｎｒｌｆｓｗｒｓｏｓａｙｎ，ｎｎｉａ，ｍｐｅｉｅｍｏｅｎｎｅｔｏｋｅｖｒｍｅｔｏｒｄｔｎｌＰＤｏｔｌｅｐｎｅｎｉｏｈｉｏｏｏｔｎｏｒｓａｉｔ，ｔｉａｅｒｐｓｄａｌｗａｉｌｎｖｒｅｆｚｙＰＤｃｎｒｌｍｅｈｄｏｓｒｓｏｓ，ｇｏｉａｄｐｏｔｂｌｙｈｓｐｐｒｐｏｏｅｅｖｒａｅｕｉｅｓｕｚＩｏｔｔｏｆｆｔｅｐｎｅｏｄｍｅｉｌｂｏａ

基于模糊控制技术的地铁车站中央空调水系统变流量控制

基于模糊控制技术的地铁车站中央空调水系统变流量控制发表时间：2016-01-07T11:39:31.390Z 来源：《基层建设》2015年18期供稿作者：何升强[导读] 江苏联宏自动化系统工程有限公司本文结合地铁车站中央空调水系统的特性、自动控制技术、模糊控制技术和暖通空调技术提出基于模糊控制技术的地铁车站中央空调水系统变流量控制方法。

江苏联宏自动化系统工程有限公司江苏南京 210046摘要：随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高，中央空调的应用非常广泛，为人民生活和工作环境质量的提高做出了巨大贡献，特别是在地铁车站中的应该，为人民大众创造了非常舒适的出行环境。

但是由于地铁车站中央空调水系统热容量大、惯性大、纯时滞等特性，导致系统控制难度大，控制精度不高或效率低等。

本文结合地铁车站中央空调水系统的特性、自动控制技术、模糊控制技术和暖通空调技术提出基于模糊控制技术的地铁车站中央空调水系统变流量控制方法，此控制方法在保证地铁车站空调区域舒适度的前提下实现系统的高效稳定准确控制，且具有很强的鲁棒性。

关键词：中央空调；变流量控制；模糊控制1 模糊控制技术简介模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。

如下图1.1所示，模糊控制器主要由模糊化模块、规则库模块、推理机模块、清晰化模块组成，控制系统的输入量通过传感器采集后送入模糊化模糊进行模糊处理后送给推理机模块，推理机模块根据规则库模块中的规则推理出模糊控制量并传送清晰化模块，清晰化模块将模糊控制量清晰化成具体的控制输出对系统进行控制。

1.1模糊控制器组成图2 模糊变流量控制系统的设计及验证2.1 语言变量的选取中央空调水系统包括冷却水系统和冷冻水系统，冷却水系统主要实现定冷却水供回水温差的控制，冷冻水系统则为定冷冻水供回水温差的控制方式，控制的输出均为水泵的频率。

所以这里选取设定温差与实际温差的差值E和其变化率EC为输入语言变量，选取频率F为输出语言变量。

PID参数模糊自整定控制算法在运动控制中的应用

PID 参数模糊自整定控制算法在运动控制中的应用作者：三峡大学机械与材料学院曾孟雄李琳关键词：运动控制、PID 控制、模糊控制、模糊 PID 在运动控制系统中，由于被控对象的时变性、非线性和不确定性，传统的 PID 控制难以取得很好的控制效果，将先进控制策略和传统 PID 控制相结合是解决上述问题的一种有效途径[1]。

近年来出现了一些新的控制算法，如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。

模糊控制器不要求确定受控对象的精确数学模型，而根据控制规则组织控制决策表，由控制决策表决定控制量的大小。

这种将模糊控制器和传统 PID 控制相结合的控制策略，使系统具有模糊控制的灵活性和适应性强的优点，又具有 PID 控制精度高的优势[2]。

基于模糊控制的运动控制系统的基本结构基于模糊控制器的运动控制系统的基本结构如图 1 所示。

图1模糊控制器的运动控制系统基本结构运动控制系统中伺服驱动机构驱动执行机构的控制信号是给定信号和传感器的反馈信号的偏差经过模糊控制器得到理想的控制参数，其中 A/D 是模/数转换，D/A 是数/模转换。

本系统在结构上与传统运动控制系统的主要不同之处在于控制器采用模糊控制器。

模糊控制器利用了微处理器，具备三个主要功能:把系统的偏差从数字量转化为模糊量;对模糊量由给定的规则进行模糊推理;将推理结果的模糊输出量转化为实际系统能够接受的精确数字量或模拟量。

模糊 PID 控制器的实现模糊自适应 PID 控制器的结构及设计步骤图2模糊自适应 PID 控制器的结构框图模糊控制器是模糊控制系统的核心部分，也是和其它控制系统区别最大的环节。

图 2 给出了模糊控制系统的基本结构，包括模糊化、知识库、模糊推理、解模糊化和输入输出量化等部分[3]。

模糊化环节把输入的精确量转化为模糊量，输入信号映射到相应论域上的一个点后，将其转化为该论域上的一个模糊子集; 知识库中包含了具体应用领域中的知识和要求的目标，通常由数据库和模糊规则库两部分组成，数据库主要包括各语言变量的隶属度函数，尺度变换因子和模糊空间的分级数等，规则库包括了用模糊语言变量表示的一系列控制规则，它们反映了控制专家的经验和知识;模糊推理是模糊控制器的核心，具有模拟人的基于模糊概念的推理能力，该推理过程是基于模糊逻辑中的蕴含关系及推理规则来进行的;解模糊化的作用是将模糊推理得到的控制量(模糊量)变换为实际可用于控制的精确量，它包括两部分内容:一是将模糊的控制量经解模糊变换变成表示在论域范围的精确量，二是将表示在论域范围的精确量经量程转换变成实际的控制量。

城市轨道交通车辆空调的模糊控制

从理论上分析，对四个环境变量来说，每一个变量都存在作为被控参数的可能。但在实际中要根据
ＦｕｚｚｙＣｏｎｔｒｏｌｏｆＵｒｂａｎＲａｉｌＶｅｈｉｃｌｅ’ＳＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＷｕＪｉｎｈｏｎｇ，ＷｅｉＱｉａｎｇＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｅａｉｒＣＯｎ— ｄｉｔｉｏｎｉｎｇｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｖｅｈｉｃｌｅ，ｗｈｉｃｈｃｈｏｏｓｅｓｔｈｅａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａＳａｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｄｉｒｅｃｔＣＯｎｔｒｏｌ，ｗｉｔｈＰＭＶｖａｌｕｅｄｅｖｉａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｖａｒｉｅｔｙｒａｔｅｉｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅａｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｔｈｕｓＣＯｎｄｕｃｔｓｔｏｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅＣＯｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍａｌＣＯｍｆｏｒｔ，ｍａｋｉｎｇｔｈｅＣＯｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅａｉｒ—ＣＯｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇａｌ— ｔｅｍａｔｉｖｅｔｏｔｈｅｖａｒｉｅｔｙｏｆｈｕｍａｎｔｈｅｒｍａｌＣＯｍｆｏｒｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔ，ｖｅｈｉｃｌｅ，ａｉｒＣＯｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ，ｆｕｚｚｙＣＯｎｔｒｏｌ
Ｆｉｒｓｔ－ａｕｔｈｏｒ’ＳａｄｄｒｅｓｓＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＺｈｅｊｉａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，３２１０１９，Ｊｉｎｈｕａ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ
在研究人体对热环境的主观热反应时，“热舒适性 ”（ｔｈｅｒｍａｌｃｏｍｆｏｒｔ）这一术语已被广泛应用。美国供暖制冷空调工程师学会的标准（ＡＳＨＲＡＥＳｔａｎ．ｄａｒｄ５５—１９９２）给出了热舒适明确的定义：热舒适是指对热环境表示满意的意识状态 …１。评价热舒适指标有多种，其中ＰＭＶ（ＰｒｅｄｉｃｔｅｄＭｅａｎＶｏｔｅ，平均预期投票）指标最具有科学性和实际应用价值，并通过了国际化标准组织的认可。以ＰＭＶ为控制目标，已成为智能化空调发展的一种趋势。

自整定模糊PID控制在电机控制系统中的应用

１控制系统介绍
本系统采用高速数字信号处理器ＤＰ作为控制核心，Ｓ利用ＤＰ的高速处理能力，时完成高性能系统的复杂的控制Ｓ实
图１参数自适应模糊ＰＤ控制系统结构框图Ｉ
如图１知，Ｉ控制器实现对系统的控制，糊推理系可ＰＤ模统以速度误差ｅ和误差变化率ｅ作为输入，用模糊推理方ｃ采
制能使系统达到满意的控制效果，具有较好的应用价值。
【关键词】自整定
模糊ＰＤ电机Ｉ
调速
传统ＰＤ控制器结构简单，易实现，态无静差，制制。Ｉ容稳控下位机获取反馈速度及系统状态，根据给定速度的速度并主精度高，满足大工业过程的要求。因此，能长期以来广泛应用进行实时控制。下位机中的控制软件可分为两大部分，程于工业过程控制，取得了良好的控制效果。但是，际上，并实
通讯。
模糊控制的优点是能够得到较好的动态响应特性，要不求被控对象的精确数学模型且适应性强．具有良好的鲁棒性。为了克服传统ＰＤ控制器的缺点，电机控制系统将模Ｉ本
算法，时有助于进行调速系统信息的获取与处理。同

《模糊控制在地铁地下站空调通风系统中的应用》

模糊控制在地铁地下站空调通风系统中的应用【摘要】本文介绍地钛地下站空调通风系统在控制上所遇到的问题，以及模糊控制的概念，并以地铁地下玷空调通风大系统为控制对象阐述了模糊控制算法在地铁环控系统的应用，以及采用模糊控制的优点。

【关键词】空凋通风系统自适应模糊控制查询表1前言地铁的地下站是特殊的建筑系统。

它具有面积大、空间广、区域应用功能复杂、区域间人员流动性大等特点。

这些特点使得地铁地下站空调通风大系统的监控对象往往具有时变性、非线性、随机性、大滞后的特性。

目前在地铁地下站的空调通风系统中普遍采用PID控制算法，虽然PID控制算法是一种应用广泛、技术成熟的控制方法，它能满足一般工业过程控制的要求。

但是采用PID算法的控制系统，其控制品质的优劣在很大程度上依赖于PID控制算法中的参数因子的整定，并且参数因子一旦计算好以后在整个控制过程中就是固定不变的。

而实际控制过程中地铁地下站环境是动态变化的，为了适应地铁地下站环境的特殊性，我们希望PID 的参数因子能依据当前系统的状况来做出相应的调整。

在这方面，PID控制算法难以满足控制系统的要求，尤其在系统参数时变和有负载扰动的情况下，这种现象表现得尤为明显。

为此，引入模糊控制技术，模糊控制技术是在模糊集合理论和模糊数学基础上发展起来的控制算法，这种控制技术能根据专家的知识和操作经验，依据偏差和偏差变化率的大小来调整PID控制算法中的参数因子大小，从而以其具有快速性和自适应的优点，为地铁地下站空调通风系统控制提供了有效的解决途径。

2模糊控制在空调通风系统中的应用2. 1空调通风系统的控制过程分析空调通风系统的控制过程一般分四个阶段：(1)根据室外的温湿度确定空调通风大系统的当前运行模式；(2)根据当前的运行模式确定新风和回风的混合比例；(3)根据混风温湿度与设定值之间的偏差，自动线性调节冷水阀开度；(4)根据地下站内测到的温湿度数据，通过变频器调节回排风机和空调风机的转速。

模糊PID控制算法在地源热泵空调控制中的应用

Ｓｍｕｉｋ进行仿真．ｉｌｎ关键词：源热泵空调；糊ＰＤ控制；仿真地模Ｉ中图分类号：２ＴＫ３３
文献标志码：Ａ
ＡｐｉａｉｎｏｚｙＰＩＣｏｔｏｇｒｔｍｎＧｒｕｄＳｕｃｐｌｃｔｏｆＦｕｚＤｎｒｌＡｌｏｉｈｉｏｎｏｒｅ
ＡｂｔａｔＡｃｏｒｎｇｏｐｅｅｐｒｓｒｃ：ｃｄｉｔｒｓｎｔｏｂｌｍｓｏｆｈｅｄｓｄａｔｇｅｏｇｏｕｓｕｒｅｈｅｔｐｕｐａｒｅｔｉａｖｎａｓｆｒｎｄｏｃａｍｉｃｎｄｔｏｎｏｔｏｌｓｓｅ，ｎｓａｌｙｏｈｅｓｓｅｅｒｓａｎｉａｈｅｄｎａｉｈｒｃｅｉｔｃｏｉｉｎｉｇｃｎｒｙｔｍｉｔｂｉｉｆｔｙｔｍｒｏｒｎｄｎｏ —ｄｅｌｏｆｔｙｍｃｃａａｔｒｓｉｓ，ｔ
ｒｍａｋｂｅｆｅｄｃｎｒｌｅｆｃ，ｉｈｃｎｃｎｕｔａｓｍｕａｉｎｂｔａ／ｉｌｋｅｒａｌｉｌｏｔｏｆｅｔｗｈｃａｏｄｃｉｌｔｏｙＭａｌｂＳｍｕｉ．ｎ
Ｋｅｒｓ：ｇｒｎｄｏｃｈｅｔｕｍｐａｒｏｉｉｎｉｇ；ｆｚＤ（ｏｐｒｉｎａｎｔｇａｆｅｅｉｌ）ｙｗｏｄｏｕｓｕｒｅａｐｉｃｎｄｔｏｎｕｚｙＰＩＰｒｏｔｏｌＩｅｒｌＤｉｆｒｎｔａｓｃｎｔｏ；ｓｍｕａｉｎｏｒｌｉｌｔｏ

模糊PID控制技术在中央空调系统中的应用

现的，而供冷（热）量的改变是通过改变电动三通阀旁通比
调节冷／热水量来实现的。系统原理如图１所示。
图３模糊ＰＩＤ控制的基本原理框图
２．３模糊ＰＩＤ模糊化中央空调设定温度范围为１８— ３６℃ ，室内温度可能为
图１系统原理图
模糊ＰＩＤ是先找出ＰＩＤ三个参数与偏差ｅ和偏差变化
率ｅｃ之间的模糊关系，在控制中不断检测ｅ和ｅｃ，再根据模糊控制原理对ＰＩＤ的三个参数进行修改，以满足不同ｅ和ｅｃ情况下对ＰＩＤ控制器参数的不同要求，最终根据ＰＩＤ控制算法求出比例阀的控制电流ｉ和电机频率。从而使系统取得良好的动态和稳态性能。其基本原理如图３所示。
转换，得出与实测温度值相对应得数字量，计算机将它与预设值（数字量）进行比较，得出温度偏差值并计算出温度变化率，作为可调整模糊控制器的输入，根据规则得出输出量，
分别对应着此时系统的供冷（热）量和风量。它们分别通过各自的驱动电路对控制对象（电动三通阀和变频风机）进行控制。风机的转速调节是通过改变变频器的输出频率来实
内温度）进行检测并将其转化为电量值送Ａ／Ｄ转换器进行
“ （）＝｛ｅ（Ｊ｝）＋＿Ｔｊｋ ∽ （ｆ）＋ｅ（Ｊ｝）一ｅ１（ｋ－１）］）．（２）
２．２模糊ＰＩＤ控制原理
２模糊ＰＩＤ控制器设计