1.3 模糊控制器設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)模糊控制器時(shí)需要考慮對(duì)象增益變化的補(bǔ)償。在實(shí)際調(diào)節(jié)過(guò)程中,影響對(duì)象增益變化的主要原因是ΔT,即房間溫度和冷卻水溫度的差值。當(dāng)ΔT增加時(shí),對(duì)象的增益就增大;ΔT減小時(shí),對(duì)象增益隨之減小。在控制中取誤差信號(hào)為:相當(dāng)于對(duì)模糊控制器的比例作用進(jìn)行修正。

其中， Tw――冷卻水溫度;

Tg――溫度的給定值;

Ts――房間溫度。

　　模糊控制器采用了解析描述控制規(guī)則可調(diào)整的模糊控制器。對(duì)于簡(jiǎn)單的模糊控制器,如果將誤差E、誤差變化EC及控制量u的論域取成一致,為{-3,-2,-1,0,1,2,3},則一般的模糊控制規(guī)則可以概括為:

u=-(E+EC)/2> (2)

　　這樣的控制規(guī)則簡(jiǎn)單有效,計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)起來(lái)很方便。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步采用了一種帶有調(diào)整因子的控制規(guī)則:

N為論域階數(shù)。

　　在控制過(guò)程中的擾動(dòng)剛開始階段,主要是希望系統(tǒng)輸出迅速跟隨輸入,減小誤差,因此控制器的比例作用可以取得相對(duì)大一些;而誤差較小時(shí),則希望系統(tǒng)穩(wěn)定,過(guò)大的比例作用會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。

　　控制器的積分作用采用的是積分分離式的控制,在系統(tǒng)誤差小到一定范圍后才發(fā)揮作用,以減小系統(tǒng)振蕩,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　控制變量在論域內(nèi)模糊化,采用的是一般的方法,這里不再贅述。

1.4 系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)

　　系統(tǒng)采用MATLAB平臺(tái)下的SIMULINK進(jìn)行仿真。圖3給出了本控制系統(tǒng)和PID控制器的階躍響應(yīng)曲線。圖4給出了當(dāng)對(duì)象增益變?yōu)?0時(shí)本控制器與PID控制器控制效果的比較。仿真說(shuō)明本控制器具有較快的響應(yīng)速度和較好的對(duì)象適應(yīng)能力。在用水箱閥門系統(tǒng)作為模擬對(duì)象的實(shí)驗(yàn)中,也獲得了相同的效果。

仿真曲線的超調(diào)量為5%。仿真結(jié)果說(shuō)明,模糊控制器較PID控制具有響應(yīng)速度快、魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)。以上控制方法的說(shuō)明都是以中央空調(diào)制冷狀態(tài)下為例進(jìn)行說(shuō)明的。中央空調(diào)不僅可以在夏季制冷,冬季還可以制熱。在制熱情況下,系統(tǒng)的分析和結(jié)構(gòu)是類似的。