中央空调温度模糊控制器的设计.docx

. 目 录 1、 摘要 2、 模糊控制器理论和基本结构 2.1 模糊化 2.2 知识库 2.3 模糊推理机 2.4 解模糊 3、 中央空调系统控制方法 3.1 控制目标和被控对象建模 3.2 系统控制方案的设计 4、 中央空调模糊控制器的设计 5、 系统硬件设计 5.1 单片机系统设计 5.2 直流电机控制电路 6、 系统软件设计 6.1PC 软件设计 6.2 控制规则自调整模糊控制器的设计 6.3PC 机与单片机串口通信设计 6.4 抗干扰设计 6.5 误差分析 . 7、 仿真实验 摘 要 在现代化的楼房大厦中 ,大多数采用了中央空调统一供热、制冷的方法。在 每一个房间内都安装了热交换器和循环风机 ,通过设定风机的转速来改变换热量 的大小 ,调节房间的温度。一般的控制器可以设定“高 / 中 / 低/ 关”四种模式。但 这种控制方法的缺点是房间温度需要手动调节 ,各种环境因素的变化常常会使人 们感到不适。 由于被控对象具有较大的惯性和迟延 ,受各种因素变化影响 ,因而对象的传递 函数具有非线性和时变特性 ;对于各个空调控制器 ,由于房间情况和安装情况不同 导致对象特性不同 ,采用常规 PID 控制难以取得较好的控制效果。而模糊控制是 基于模糊规则的控制 ,可以引入设计者的经验 ,对非线性对象、大惯性大迟延对象 以及数学模型不太清楚的对象都可以取得较好的控制效果 ,具有较好的鲁棒性。 法国 ST 公司生产的 ST62 系列单片机 ,具有优良的噪声免疫能力 ,可以直接与 电力线连接 ,能为一般民用 电器的设计提供一种可靠性高、 成本低的解决方法。 基于 ST62 系列单片机 , 本文提出了具有实用价值的房间温度模糊控制器的设计方案。 模糊控制器理论及基本结构 本节将介绍模糊控制 (fuzzy control) 的基本原理、结构分析、稳定性理论 . 和 方法。模糊控制器的基本 构如 1 所示。 1 模糊控制器的基本 构 1 中， ut 是 SISO 被控 象的 入， yt 是被控 象的 出， st 是参考 入， et st yt 是 差。 中虚 框内的就是模糊控制器 (FC)，它根据 差信号 et 生合适的控制作用 ut ， 出 被控 象。 模糊控制器主要由模糊化接口、 知 、模糊推理机、解模糊接口四部分 成，各部分的作用概述如下。 2.1 模糊化 模糊化接口接受的 入只有 差信号  et  ，由 et  再生成 差 化率  et  或 差的 差分  et  ，模糊化接口主要完成以下两 功能。 ⑴ 域 ： et 和 et 都是非模糊的普通 量，它 的 域（即 化范 ）是 数域上的一个 区 ，称 真 域，分 用 X 和 Y 来代表。在模糊控 制器中，真 域要 到内部 域 X 和 Y 。如果内部 域是离散的（有限个 元素），模糊控制器称 “离散 域的模糊控制器” (D －FC)，如果内部 域是 的（无 多个元素） ，模糊控制器称 “ 域的模糊控制器” (C－FC)。 于 D － FC， X ， Y ＝{0 ±整数}； 于 C— FC， X ，Y ＝ [－l ，1] 。无 是 D FC 是 C－ FC， 域 后 et ， et 成 et ， et ，相当乘了一个比例因子（ 可能有偏移）。 ⑵模糊化 ： 域 后 et 和 et 仍是非模糊的普通 量， 它 分 定 若干个模糊集合，如：“ 大” (NL) 、“ 中” (NM) 、“ 小” (NS) 、“零” (Z)、“正小” (PS)、“正中” (PM) 、“正大” (PL)，?，并在其内部 域上 定各个模糊 . 集合的隶属函数。在 t 刻 入信号的 et ， et 域 后得到 et ， et ，再根 据隶属函数的定 可以分 求出 et ， et 各模糊集合的隶属度，如 NL (et ) 、 NM (et ) 、?， 就把普通 量的 成了模糊 量（即 言 量）的 ，完 成了模糊化的工作。注意在 里 et ， et 既代表普通 量又代表模糊 量，作 普通 量 其 在 域 X ，Y 中，是普通数 ； 作 模糊 量 其 在 域 [0 ， 1] 中，是隶属度。 2.2 知 名思 ，知 中存 着有关模糊控制器的一切知 ， 它 决定着模糊控制器 的性能，是模糊控制器的核心。知 又分 两部分，分 介 如下。 ⑴数据 （ data base ） 它 然叫作数据 ， 但并不是 算机 件中数据 的概念。 它存 着有关模 糊化、模糊推理、解模糊的一切知 ， 如前面已 介 的模糊化中的 域 方 法、 入 量各模糊集合的隶属函数定 等， 以及将在下面介 的模糊推理算法， 解模糊算法， 出 量各模糊集合的隶属函数定