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智能控制在變風量空調(diào)系統(tǒng)的應用探討
蘇州大學機電工程學院 莫壽華 2020/11/29 10:05:46
摘 要：在未來變風量空調(diào)系統(tǒng)運行的過程中，智能控制問題非常重要。本文主要針對于智能控制中兩大方向進行分析，分別是：模擬控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制。同時本文對于未來發(fā)展過程中的整體運行趨勢進行了研究。
關(guān)鍵詞：智能控制；變風量控制；空調(diào)系統(tǒng)
在建筑工程建設(shè)過程中，選擇經(jīng)濟節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)能夠幫助建筑工程實現(xiàn)節(jié)能。智能控制作為先進的空調(diào)運行方式，能夠調(diào)節(jié)變風量空調(diào)不可靠、不穩(wěn)定的缺點。變風量空調(diào)系統(tǒng)具有高度非線性、慢時變、大滯后、強耦合等等性質(zhì)，除此之外，在進行控制的過程中變量較多、干擾較多、負荷較大、控制要求較多且較為復雜。
一、變風量空調(diào)系統(tǒng)組成
變風量空調(diào)的組成一共由兩部分組成，分別為水系統(tǒng)和風系統(tǒng)。水系統(tǒng)中分為冷卻水循環(huán)和冷凍水循環(huán)，冷卻水循環(huán)為冷卻塔與外界產(chǎn)生熱量交換，隨后冷水機組再與冷凍水進行熱交換。冷凍水則是通過空氣處理機組來與室內(nèi)空氣進行交換，也就完成了整體水系統(tǒng)循環(huán)運行[1]。
變風量空調(diào)在運行的過程中，空調(diào)系統(tǒng)風系統(tǒng)可以通過變頻調(diào)速以及末端風量調(diào)節(jié)。因此變風量空調(diào)中包括：一個或者多個被調(diào)空間、末端裝置、冷卻盤管、加濕器、風道、送風機、控制系統(tǒng)。風系統(tǒng)與水系統(tǒng)一同為房間進行降溫或者增溫，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)變風量空調(diào)的整體運行步驟如下：首先將房間內(nèi)的空氣通過回風道送回，其中一部分排放，另一部分與室外空氣混合后經(jīng)過表冷器與冷卻盤管后進行熱量交換，在此過程中也能夠補充空氣中的濕度。送風機需要根據(jù)房間大小以及實際溫度進行分析，從而滿足在運行過程中對于送風量的需求。想要在空調(diào)運行的過程中控制空氣循環(huán)中房間的溫度以及濕度，就需要調(diào)整送風量以及送風狀態(tài)。完成這些工作需要使用自動控制系統(tǒng)，而系統(tǒng)中風機的運行、冷卻水閥的運行、新風閥的開度、加濕器水閥開度、末端裝置風閥開度等等都會影響到變風量空調(diào)的運行狀態(tài)。因此，想要控制變風量空調(diào)的運行，需要對系統(tǒng)進行整體考慮以及控制，從而保證其穩(wěn)定運行[2]。
二、智能技術(shù)對變風量空調(diào)系統(tǒng)的解耦控制
（一）變風量空調(diào)概念系統(tǒng)機組解耦控制的價值和意義
對于變風量空調(diào)系統(tǒng)的分析與控制，我國當下對于這方面的研究大多數(shù)傾向于單回路方面，也就是在我國當下的研究過程中，考慮的調(diào)節(jié)區(qū)域一般只有一個，最后不會超過兩個。然而這種調(diào)節(jié)區(qū)域的限制在很大程度上影響了變風量空調(diào)系統(tǒng)的運行，即便如此，我國對于變風量空調(diào)的運行也分析出了動態(tài)模型，其中包括五大輸入因素和四大輸出因素。輸入量分別是：冷水流量、風機轉(zhuǎn)速、房間送風量、新風量，輸出量是指送風溫度、靜壓點靜壓、房間溫度、二氧化碳濃度、室內(nèi)濕度。由此可見變風量空調(diào)在運行過程中往往控制較為復雜，因此對變風量孔田進行詳細的控制與分析是非常有必要的過程[3]。
由前文所致，變風量空調(diào)中風道以及末端裝置分散在整個空調(diào)系統(tǒng)中，因此可以將整個變風量空調(diào)系統(tǒng)看做為分布參數(shù)系統(tǒng)。當下發(fā)展過程中很常見的控制方式為DDC控制，適用網(wǎng)絡技術(shù)來將空調(diào)運行過程中的末端控制器、空氣處理機、組控制器等等結(jié)合分為一個整體。除此之外，將風道的運行看做為物質(zhì)與能量之間的轉(zhuǎn)化方式，那么對變風量空調(diào)的運行與調(diào)控就能夠簡化許多。最后則是變風量空調(diào)屬于強耦合、分布參數(shù)、非線性、參數(shù)不斷變化的復雜多變量控制系統(tǒng)，因此需要將傳統(tǒng)控制手段進行升級，從而解決當下控制過程中存在的問題。只有使用系統(tǒng)論的方式來對變風量空調(diào)進行控制與分析，才能夠?qū)嵱眯耘c全新的解耦控制方法進行綜合。未來發(fā)展過程中需要將模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家系統(tǒng)智能控制融入解耦控制中，建立變風量空調(diào)系統(tǒng)控制是主要的解決方式。
（二）神經(jīng)網(wǎng)絡控制
所謂的多變量智能解耦控制技術(shù)是指在運行的過程中，將智能控制技術(shù)與多變量解耦控制技術(shù)相結(jié)合而來。近些年來發(fā)展過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊技術(shù)、專家系統(tǒng)等等人工智能理論正在不斷的發(fā)展。因此基于神經(jīng)網(wǎng)絡的解耦控制方法出現(xiàn)的主要原因是神經(jīng)網(wǎng)絡的特征符合控制領(lǐng)域的應用性。神經(jīng)網(wǎng)絡解耦控制方法能夠逼近任何域上的非線性函數(shù)、完成信息的并行分布式處理、多輸出、大規(guī)模集成電路發(fā)展、適應環(huán)境變化。神經(jīng)網(wǎng)絡的特性決定了未來的發(fā)展過程中可以將解耦方法擁有全方面的自適應能力，從而滿足解耦控制指標的需求，這構(gòu)成了神經(jīng)網(wǎng)絡基礎(chǔ)上的解耦控制要求，從而得到了越來越多的使用。在神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使用智能解耦控制系統(tǒng)的主要方法是基于閉環(huán)解耦的神經(jīng)網(wǎng)絡解耦方法和基于開環(huán)解耦的神經(jīng)網(wǎng)絡解耦控制方法[4]。
結(jié)束語：
變風量空調(diào)在運行的過程中控制難度較大、要求較多，因此大量的干擾將會導致整運行過程中控制不緊密。技術(shù)人員無法根據(jù)操作實際情況來定制數(shù)字模型，這些特性導致經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制無法全面的實現(xiàn)控制，而（未完，下一頁）
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