中央空调温度模糊控制器的设计

　　中央空调房间温度控制器的智能控制技术实现模糊 PID 温度控制，根据设定的温度和房间的冷热负荷自动调节风机盘管的风量以控制冷热交换量，实现房间温度的控制并具有耗能低，控温精度高等特点。无阀式中央空调房间温度控制器，是新一代中央空调系统专用末端控制装置。它彻底抛弃结构复杂又容易损坏的电动水阀，可适用于所有的单相三速风机盘管作控制器，使被控房间的温度维持在用户设置的温度左右，提高了中央空调的品质和效率。[1]中央空调房间的温度控制过去一直依赖温控电动阀。其使用寿命大多数在 1 ～ 3 年，因为我国的工业用水硬度高，在管道中极易结垢而造成损坏。无阀式温控制器以调风取代调水，解决了这一难题并有两大优点: 一是全自动智能控制，控温精度高，温度无级调节，操作简单方便; 二是自动调节，并能根据房间冷热负荷和预置的温度随时调节风机盘管的冷热量输出，省电节能。

　　1 整体设计

　　1. 1 性能指标

　　要求达到的性能指标为: 控温范围: 5℃ ～38℃ ; 控温精度: ± 0. 5℃ ; 温度设置范围: 5℃ ～38℃ ; 采用薄膜按键及液晶显示屏作为人机操作界面; 具有手动与自动控制两种功能。

　　1. 2 采用的控制策略

　　本文采用模糊自适应整定 PID 控制来实现温度的控制。模糊逻辑控制( FLC) 是已经成功地应用在空调系统中。与传统控制方法相比，FLC 对环境干扰、过程参数变化等具有较强的鲁棒性，工作范围宽，适用范围广并能抑制非线性因素对控制器的影响。不依赖于对象的数学模型，对无法建模或很难建模的复杂对象，可以利用人的经验知识来设计模糊控制器，从而完成控制任务，[2]而传统的控制方法都要已知被控对象的数学模型才能设计控制器。模糊控制器的工作原理如图 1 所示。

　　1. 3 控制目标和被控对象的建模

　　空调控制器的设计目标是: 调节风机转速，使房间温度接近设定温度; 避免调节机构频繁动作，防止环境温度在设定值附近频繁振荡，节约能源。安装中央空调后，影响房间温度的主要因素是循环水温度、室外温度、房间散热系数和空调换热系数。其中空调换热系数主要由循环风机的转速决定，可以作为调节手段。房间空调系统示意图如图 2 所示。

　　2 系统硬件设计

　　系统硬件如图 3 所示，温控的硬件是采用单片机 89C52 来作为模糊控制系统的模糊控制器。温度传感器为负温度系数热敏电阻( NTC) ，与平衡电桥将温度的变化转变成电压的变化，并与ADC0809 转换器直接连接，要求 0. 5℃ 的测温分辨率。89C52 根据温度的变化及趋势，输出占空比可调的脉宽调制( PWM) 信号，经光电耦合器隔离，输出控制信号控制可控硅导通，从而控制中央空调风机的转速，达到调温，控温的目的。人机操作界面采用薄膜按键及液晶显示屏，配有手动和自动换。