模糊控制在地鐵地下站空調通風系統中的應用
【摘要】本文介紹地鈦地下站空調通風系統在控制上所遇到的問題，以及模糊控制的概念，并以地鐵地下坫空調通風大系統為控制對象闡述了模糊控制算法在地鐵環控系統的應用，以及采用模糊控制的優點。
【關鍵詞】空凋通風系統 自適應 模糊控制 查詢表
1前言
地鐵的地下站是特殊的建筑系統。它具有面積大、空間廣、區域應用功能復雜、區域間人員流動性大等特點。這些特點使得地鐵地下站空調通風大系統的監控對象往往具有時變性、非線性、隨機性、大滯后的特性。目前在地鐵地下站的空調通風系統中普遍采用PID控制算法，雖然PID控制算法是一種應用廣泛、技術成熟的控制方法，它能滿足一般工業過程控制的要求。但是采用PID算法的控制系統，其控制品質的優劣在很大程度上依賴于PID控制算法中的參數因子的整定，并且參數因子一旦計算好以后在整個控制過程中就是固定不變的。而實際控制過程中地鐵地下站環境是動態變化的，為了適應地鐵地下站環境的特殊性，我們希望PID的參數因子能依據當前系統的狀況來做出相應的調整。在這方面，PID控制算法難以滿足控制系統的要求，尤其在系統參數時變和有負載擾動的情況下，這種現象表現得尤為明顯。為此，引入模糊控制技術，模糊控制技術是在模糊集合理論和模糊數學基礎上發展起來的控制算法，這種控制技術能根據專家的知識和操作經驗，依據偏差和偏差變化率的大小來調整PID控制算法中的參數因子大小，從而以其具有快速性和自適應的優點，為地鐵地下站空調通風系統控制提供了有效的解決途徑。
2 模糊控制在空調通風系統中的應用
2．1 空調通風系統的控制過程分析
空調通風系統的控制過程—般分四個階段：
(1)根據室外的溫濕度確定空調通風大系統的當前運行模式；
(2)根據當前的運行模式確定新風和回風的混合比例；
(3)根據混風溫濕度與設定值之間的偏差，自動線性調節冷水閥開度；
(4)根據地下站內測到的溫濕度數據，通過變頻器調節回排風機和空調風機的轉速。
圖1是一個典型地鐵地下站空調通風系統原理圖。
在空調通風系統的控制中，表冷器出水閥的開度控制和風機轉速的控制采用了PID控制，其中表冷器出水閥的開度決定了空調機的送風溫度，風機轉速決定了系統的冷量輸送的多少，這兩個控制階段控制的好壞決定了整個空調通風系統控制品質的優劣。經過分析上述空調通風系統控制過程的特點，我們發現表冷器出水閥的開度控制只需測量混風溫濕度與送風溫濕度，測點集中，溫濕度變化均勻，受外界影響小，采用模糊控制算法意義不大。而風機轉速的控制需要提供地下站內部的溫濕度數據，由于地鐵地下站廣大的面積，使得站內溫濕度測點分散，站內局部溫濕度變化不均勻，受外界影響大。因此，風機轉速的控制階段正適合采用模糊控制，以更精確的控制空調通風系統。
2.2模糊控制模型的建立
在建模過程中，我們以地鐵地下站溫度控制為例設計模糊控制模型，如圖2示：
在模糊控制模型結構設計中，為實施精確溫度控制，將溫度偏差E、溫度偏差變化串△E和參考模型CP作為輸入控制對象，將風機的轉速作為輸出控制對象。考慮到在地鐵地下站內環境中溫度變化的不均勻性，應該用多傳感器進行溫度測量，為簡化說明，現用兩組溫度傳感器舉例。其中，一組傳感器測量站內中心區域的溫度，另一組傳感器測量地下站出人口附近區域的溫濕度，主要感知系統與外界進行熱交換時的溫度變化。將兩組溫度傳感器感知的溫度進行融合處理，采取相應的控制規則，以達到精確溫控和超前控制的目的。模糊化的溫度控制量分為：ZO(零)，NS(負小)，NB(負大)，PS(正小)，PB(正大）。模糊化的風機轉速分四個控制能級：20(零)、S(小)、M(中)、B(大)。
2．3模糊控制規則 ’
我們對兩組傳感器的反饋溫度進行模糊化處理得到E和△E解析表達式，即：
2．4 建立查詢表
按直乘運算規則求模糊關系，通過對所有模糊關系凡Ri(I＝1，2，…，n)進行翻毗處理，可以獲取表征空調通風系統控制規則總的模糊關系及，計算尺后，基于推理合成刪0，針對論域全部元素的所有組合，求出相應的控制決策Y的模糊集合；再按照取隸屬度最大原則對此集合進行判斷，得到相應控制量，最后獲得模糊控制查詢表。將該表存人計算機中，實時控制時根據E、直接查找控制表，獲取控制量，再乘比例系數足3即可作為輸出控制量。
3結論
采用模糊控制技術對地鐵地下站空調通風系統進行控制，在理論上是可行的，特9，J是針對空調通風系統這一大滯后、非線性系統，更有著較傳統控制方法更明顯的優勢，但要將其應用于工程實際中，還要做好以下幾個方面：
(1)選擇適合的空調系統運行工況；
(2)權系數初值的選擇。正確選擇權系數初值是實現自動控制模式平滑轉換的關鍵。
(3)權系數的限幅。在進行在線實時控制時，可能會由于權系數飽和使系統失去應有的學習能力；
(4)建立一套良好的軟件和硬件仿真平臺。
如果能做好以上幾個方面，模糊控制技術將在地鐵地下站環控系統中得到廣泛的應用。
參考文獻
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