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模糊控制在福州北站中央空调节能系统中的应用
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（1、南京理工大学泰州科技学院电子电气工程学院，江苏泰州2253002、南京国睿博拉贝尔环境能源有限公司，江苏南京210019）摘要：为了解决团猫州地区复杂地理环境和天气条件，中央空调负荷波动较大，节能系统设计有一定难度的间题，提出了依托元进模期控制的中央空调节能系统。通过在冷冻水、冷却水及冷却风系统合理设计模糊控制算法，使各适行参数保证在最优值下运行，最终解决了福州北站中央空调节能系统设计难题。所设计的中央空调智能能耗管理系统具有功能强大、高效节能、易控制及运行可靠等待点。
关键词：模棚控制；中央空调系统；变频调速
1概述
福州北站位于福州境内，是福建省内较大的一个火车站。其地理位置显要，整个站房建筑总面积24995平方米，最高聚集人数为7000人，地上二层，局部三层，地下一层，建筑高度3577米，它是福州综合交通枢纽的重要组成部分。福州地处我国东南部，年平均温度为212℃，最高8月平均气温28.3°C，最低2月平均气温12.5°C，年极端最高温度 384℃，年极端最低温度2℃，四季温差较大。在这种地理环境和气候条件下，开机时间变化无规律，中央空调负简波动大。同时中央空调系统是一个多变量的、复杂和时变的系统，其过程要素之间存在着严重的非线性、大滞后及强耦合关系。对这样的系统，无论用经典的PID控制，还是现代控制理论的各种算法，都很难实现较好的控制效果。只有采用基于模控制变频调速，才可实现中央空调水系统真正意义上变温差、变压差、变流量运行，使控制系统具有高度的跟随性和应变能力，根据对被控动态过程特征的识别，自适应调整参数，达到良好控制效果
模期控制是建立在模糊语言变量、模期集理论和模糊控制逻辑推理基础上的，一种智能控制方法，是模拟人的思维方式对复杂对象实施模推理和决策的一种控制方法，实则非线性控制。智能领域中，模棚控制是最具有实际应用价值的控制方法之一。目前被广泛应用于工业控制、家用电器自动化领域等多个行业中，取得瞩目成效。
2模糊控制的原理
模潮控制算法原理可以描述如下：中断采用获得被控制量的精确值，与给定值比较得到误差信号E，E信号一般作为模糊控制器的一个输人。不过信号E数值要模期化处理，其过程可用相应模潮语言诠释，产生E的模糊语言集合的一个子集e，最后由e和R(模糊关系)依据模期决策来合成，得到u模期控制量)，即u=eR。相比较一般计算机数字控制系统，模糊控制系统最大特色是采用了模糊控制器，它是核心部件。由于中央空调系统是一个多变量的、复杂和时变的系统，所以难用一个精确数学模型来描述，这是传统PID调节器难以获得良好效果原因所在，而模糊控制可以在不要求明断受控对象精确数学模型情况下，根据模潮控制规则形成控制策略，使用模糊控制器代替人进行控制，能达到满意效果。
3模糊控制系统设计 3.1系统设计基本思想
福州北站中央空调节能系统采用模期控制算法对冷冻水系统进行控制。随着环境温度、空调末端负荷变化，冷冻水系统供回水温度、温差、压差和流量也变化，通过各种传感器将检测参数送至控制器，后者会对比实时采集数据及历史数据库数据，根据模棚预测算法计算出，各运行最佳实时控制参数，并据此调节各变频器输出频率，控制冷冻水系转速，调节流量使各运行参数处在控制器给出的最优值上。冷冻水系统输出能量被系统动态控制，实现空调主机冷媒流量跟随末端负荷的需求供应，使面临各种负荷，空调系统即保证末端用户舒适性，又最大限度降低系统能量消耗。
3.2冷冻水模糊控制系统
一次冷冻水模糊控制系统设置水泵智能控制柜3套：每套柜内分
别配置相应变频器各1台（55KW）；基本接口单元各1套、数字量接口单元各1套，用于控制一次冷冻水泵。冷冻水系统供水总管上有压力传感器△P，水温传感器1T、2T分别安装在泵后冷冻供、回水总管上，水温传感器T11、T21、T31、T41安装在主机冷冻水出口管上，流量计Q安装在冷冻水回水息管上。各个传感器都通过传输导线与现场控制模幕
控制箱连接。当原电机控制柜起动后，模糊控制器向对应变颠器发出控制指令，软起动冷冻水泵，水泵起动颠率升至设定低限频率后，按模棚控制器输出的控制参数运行，使系统在保证末端空调用户的舒适度需求的同时，可实现最大限度的节能。
3.3冷却水模糊控制系统
冷却水模棚控制系统设置水泵智能控制柜3套，每台柜内配置 55kW变器各1台、基本接口单元各1套、数字量接口单元各1套，用于控制55kW冷却水泵4台；变频器、标准水泵智能控制柜以及各控制单元经传输导线与模期控制柜连接。水温传感器T12、T22、T32、T42安装在主机冷却水出口管上，每只传感器经线路接于现场模潮控制箱。当控制柜起动完毕后，起动完毕信号送至模控制器，由模棚控制器向对应变频器发出指令，软起动冷却水泵(从0H2升至设定低限频率值约 10秒）冷却水案起动后，按模翻控制器输出的控制参数值，调节各冷却水亲变频器的输出频率，控制冷却水泵的转速，动态调节冷却水的流量，使冷却水的进、出日温度逼近模期控制器给定的最优值，从面保证中央空调主机随时处于最佳转换效率状态下运行。以实现冷却水泵和空调主机在最佳工况下节能运行。
3.4冷却风模糊控制系统
冷却塔风机控制系统设置冷却塔风机智能控制箱1台，箱内分别配置数字量接口单元1套以及相应控制电路1套，用于3组18.5kW的冷却塔风机的起、停控制。冷却塔风机智能控制箱经通讯总线与模糊控制柜连接。3T水温传感器安装在冷却水进水总管上，通过导线与控制箱连接。一且接收到启动指令，模糊控制器发出控制指令给对应冷却塔风机，起动风机。起动后，按照控制器输出的控制参数值，动态调整风机运行台数和运行时间。如此使冷却水进口温度逼近控制器设定最优值，调整冷却水人口温度确保空调主机处于最佳运行工况
4结论
自2015年初福州北站正式对外营运以来，中央空调智能能耗管理系统一直平稳运行，达到了设计效果，获得了业主的好评。这个系统构建了模糊控制器，采用基于先进模期控制的变频调速技术，这本身就是一个技术亮点。所构建的系统技术先进，具有智能控制功能；能动态负荷跟随，实现高效节能；多参量控制，运行安全可靠；人性化设计，操作简易。当下，把先进理论与工程实践相结合来大幅调升性能、增强控制功能，操作简易化，打造良好的社会经济效应已成为共识该项目可以说是这方面的一次有益尝试。但是，随着理论发展，客观条件的变化，如何更有效的把成熟理论应用于工程实践，这值得我们更深人的探讨和研究。
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作者简介：余剑(1978-),男，湖北式汉人,硕士学位,讲师,主讲《交流变频调建技术》、《集教控制系统》、《工厂供配电》,从事变频调建、现场总线等方面的研究。