基于模糊神经网络的变频空调节能研究

【摘要】：随着通讯事业的飞速发展,越来越多的通讯机房投入到了建设和使用中。通讯设备不同于一般的工业设备,它需要一个苛刻的工作环境,对所处环境的温度、湿度、洁净度有着明确的要求。通讯机房内的空调机组设备就是用于维护这样一个环境的必要设备。有数据显示一个通讯基站的主要电能消耗在通讯机房内置空调上,提高这些空调机组的效率是降低通讯机房电能消耗量的主要途径。同时,由于近年来国家有关节能减排政策的提出,以及公众环保意识的加强,大能耗设备的节能方面倍受关注。因此,开展对通讯机房专用空调的节能控制研究,对工业产业、机械产业、通讯产业等涉及到节能控制思想的领域有重要的理论意义和实际价值。 本文对应用在通讯机房的空调领域变频节能控制策略进行分析,并将模糊神经网络的控制应用到空调变频节能技术中。研究了基于模糊神经网络控制算法的具体实施过程,包括模糊化方法和神经网络作用方式。借助Matlab/Simulink的控制系统仿真功能,建立基于热力学理想房间模型的模糊神经网络仿真模型,对所设计的空调控制器算法的响应特性,抗干扰性,鲁棒性进行仿真研究,同时与传统的控制方式相比较,在理论上验证基于模糊神经网络的空调控制器的优越性。 对通讯机房专用空调控制器进行变频节能实验研究,设计了基于Microchip公司的dsPIC30F4013为核心的硬件电路,包括微控制器dsPIC及其外围电路、温度检测和转换电路、隔离输出电路、操作和显示电路以及电源电路。采用本文控制策略,实现了软件程序设计、包括主程序、中断子程序、A/D采样和温度测量子程序、温度求解子程序、系统控制子程序、除湿子程序的设计。完成了基于模糊神经网络控制算法的通讯机房专用空调控制器的样机制造。 借助于天津移动的通讯机组设备,进行长达一个月的实地测试,将样机投入到实际的应用中。实际运行表明,将模糊神经网络控制策略用于通讯机房专用空调的变频节能系统,该控制策略是合理与有效的。 【关键词】：变频空调 模糊控制 神经网络 节能控制 系统仿真
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM925.12
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究目的与意义10-11
• 1.1.1 课题的研究背景10-11
• 1.1.2 课题的研究目的和意义11
• 1.2 空调节能控制方式发现状11-14
• 1.2.1 分段定点控制方法11-12
• 1.2.2 PI 控制方法12-13
• 1.2.3 模糊控制方法13-14
• 1.2.4 人工智能控制方法14
• 1.3 人工智能控制方法发展现状14-19
• 1.3.1 人工智能理论的应用领域15-17
• 1.3.2 人工智能理论在变频空调控制技术上的应用17-19
• 1.3.3 采用变频控制的空调优点19
• 1.4 本课题主要研究内容19-21
• 第2章 变频空调节能原理及控制策略21-30
• 2.1 变频空调节能原理21-23
• 2.2 受控系统控温过程概述23-24
• 2.3 被控对象的特征24-25
• 2.3.1 影响通讯机房温度的因素24-25
• 2.3.2 通讯机房温度控制过程主要特点25
• 2.4 建立控制方案选取25-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 变频节能空调系统模型的建立30-45
• 3.1 受控房间模型的建立30-33
• 3.2 变频节能空调系统控制方案33-38
• 3.2.1 总控制策略的选择33-34
• 3.2.2 变频空调节能控制器的设计34-38
• 3.3 仿真结果分析38-43
• 3.3.1 系统响应特性39-40
• 3.3.2 系统抗干扰性40-42
• 3.3.3 系统的鲁棒性42-43
• 3.3.4 系统的综合响应特性43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 变频节能空调系统硬件及软件实现45-57
• 4.1 硬件电路设计45-50
• 4.1.1 硬件电路设计基本思想45
• 4.1.2 微控制器dsPIC 及其外围电路45-46
• 4.1.3 温度检测和转换电路46-47
• 4.1.4 隔离输出电路47-48
• 4.1.5 操作和显示电路48-49
• 4.1.6 电源电路49-50
• 4.2 软件流程设计50-56
• 4.2.1 主程序50-51
• 4.2.2 A/D 采样和温度测量子程序51-53
• 4.2.3 温度变化率求解和求解反馈温度子程序53
• 4.2.4 中断子程序53-55
• 4.2.5 系统控制方式子程序55
• 4.2.6 除湿子程序55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 变频空调节能试验57-63
• 5.1 实物应用57-59
• 5.2 基于模糊神经网络的变频空调节能试验59-62
• 5.2.1 试验条件59-60
• 5.2.2 试验方法60
• 5.2.3 试验结果60-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-68
• 附录现场实验测试结果68-71
• 攻读学位期间发表的学术论文71-73
• 致谢73

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