智能控制技术在空调行业的应用分析

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[摘 要]空调系统具有能耗高，系统复杂等特点，通过传统的控制技术达不到有效的节能控制，确保安全运转的目的，因此引进智能控制技术具有十分重要的意义。本文对此进行了研究分析，希望能够促进空调结构性能的进一步完善。

[关键词]智能控制 模糊控制 中央空调系统 节能

中图分类号：TU831；TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0349-01

空调系统复杂，其运行过程需要有适当的控制手段，以保证系统的节能效果和运行的稳定性。但针对这样复杂难控的对象，经典控制和现代控制都难以充分满足要求，所以需要借助于智能控制来全面实现。智能控制是自动控制发展的高级阶段，是控制论、系统论、信息论和人工智能等多种学科交叉和综合的产物，为解决那些用传统方法难以或不能很好解决的复杂系统的控制提供了有效的理论和方法，本文对此进行了分析

一、智能控制概述

既然常规控制理论与技术已经越来越难以满足工程上对提高自动化水平和扩大自动化范围的要求，人们开始积极探索新的途径或解决手段。先是发现在复杂的生产实践中，熟练的操作工、技术人员或专家不但能自如操作，还可获得较满意的控制效果。这自然引发了人们的联想：将这些人的知识经验和控制理论相结合，作为控制理论解决复杂过程的一个补充手段。这样，为解决复杂系统的控制问题，各国控制界都探索建立新的控制理论，即充分利用人的控制知识对复杂系统进行控制，逐渐形成了智能控制理论的雏形。最初就是以机器人控制为背景而提出的。智能控制就是指应用人工智能理论与技术及优化方法，在未知环境中，仿效人的智能，独立对系统实现控制，以达到其控制目标的一类自动控制技术。智能控制系统的核心是智能控制器。它是对人脑的神经结构、思维过程、专家决策的一种模仿，甚至是仿照生物进化和群体免疫特性的优化算法。目前主要包括模糊控制、神经元网络控制、专家控制系统、学习控制、人工生物进化（含遗传、免疫和种群寻优）算法等。

为实现某种控制任务，智能控制的一般结构图如下所示。随着人类科技的不断发展，受控对象越来越复杂，自动化技术也就经历了从开环控制、闭环控制到当前的研究热点一智能控制的发展过程，其示意图如下：

可见，目前的智能控制是控制理论发展的高级阶段，主要解决那些用传统控制方法无法解决的复杂系统的控制问题。

近年来，智能控制系统的研究正处于全盛的发展时期，其理论和技术在国内外都有了较大的发展，涉及不同领域和部门的应用研究较为广泛，己经进入工程化、实用化的阶段。但作为一门新兴的理论技术，智能控制技术尚未形成一个完整的理论体系，对智能控制系统的稳定性和鲁棒性研究几乎还是空白。应用最多、最普遍的是二元结构，三元结构的应用依然较少，整体在应用实践中还处于不断充实改善阶段。然而，随着计算机技术、人工智能技术的迅速发展，智能控制必将迎来新的突破，从单纯的智能控制逐步走向综合性控制。

二、智能控制在空调系统运行中的应用

1、模糊控制在定风量空调系统中的应用

定风量空调系统的风量一定，不管负荷如何变化，风机执行全风量运转，通过改变送风温度来满足室内冷热负荷的变化，以维持室内设定的温湿度值。现代智能建筑中常用的定风量空调系统结构见图3。

该空调系统不仅具有供冷、供暖、除湿、加湿功能，而且通过采用智能控制技术对回风机、排风口和电动风门进行控制，可以实现自动混合式、全新风或循环式运行，具有较好的节能效果。定风量空调系统控制的主要内容有空调回风温度自动调节、空调回风湿度自动调节以及新风阀、回风阀和排风阀的比例控制等。由于室外空气状态的变化和室内热湿负荷的变化以及空气处理机组内各种阀门调节的非线性，加之房间的热惯性，导致直接通过风阀和水阀控制房间的温湿度有一定的困难，因此该系统模型采用串级控制的方法，控制器算法采用模糊控制和PID调节，模糊控制响应速度快，过滤时间短，鲁棒性好，适于被控对象变化大的情况，当被控温度与设定温度相差较小时，切换为 PID 控制。

2、模糊控制在变风量空调系统中的应用

变风量系统是指当空调房间内的冷热负荷发生变化时，通过改变送风量而不是改变送风温度来维持室内温湿度要求的一种空调方式。在该系统中，每个房间的送风入口处设置了一个末端装置，该装置实际上就是一个可以进行自动控制的风阀，通过增大或减小送入室内的风量，实现对各个房间温湿度的单独控制。变风量空调系统的特点是送风温度不变，也就是说表冷器回水调节阀的开度不变。工程上一般采用变频器来调节送风电机的转速，从而实现送风量的改变。变风量空调系统的控制结构见图 7，其控制内容主要有送风量的自动调节、回风机的自动调节、相对湿度的自动控制、新风阀、回风阀和排风阀的比例控制以及变风量末端装置的自动调节等。为保证空调房间内有良好的舒适性，室内的相对湿度可以通过改变送风含湿量来实现。在工程中一般采用回风管道内的相对湿度作为调节参数，根据该参数的变化调节蒸汽加湿阀的开度，以获得稳定的系统相对湿度。

结语

智能控制是针对被控系统的高度复杂性、高度不确定性及人们对控制性能越来越高的要求而提出的，由此，一个理想的智能控制系统应具备的性能有：学习功能、适应功能、容错功能、鲁棒性和组织功能。其中，低层次的学习功能主要包含对控制对象参数的学习，高层次的学习则包含对知识的遗忘与更新。将模糊控制、神经网络控制等智能控制技术引入空调系统控制领域，就是一项很有价值的任务，我们必须加大这一方面的研究力度，做好实践工作。

参考文献

[1]常先问，冀兆良. 智能控制技术在中央空调系统节能中的应用[J]. 建筑节能，2013，10：4-7+13.

[2]代睿，曹龙汉.智能控制技术在智能建筑空调系统中的应用[J]. 甘肃科技纵横，2014，06：21-22.