[发明专利]基于模糊自适应的中央空调冷却水节能控制系统及其模糊自适应方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于模糊自适应的中央空调冷却水节能控制系统及其模糊自适应方法，属于空调控制领域。 

背景技术

中央空调冷却水系统用以保证空调主机的正常工作的能效比，冷却水系统的节能是中央空调系统的节能的重要途径。传统的中央空调冷却水系统为定流量供给系统，一旦启动空调主机，不管空调负荷大小，系统的冷却水泵和冷却塔风机始终满载。在该形式下通常采用的控制冷却塔出口水温的执行器为阀门，它没有实质性减少冷却水的流量，而且增加了节流损失，导致能量的额外消耗。在中央空调系统运行过程中，90％以上的时间处于部分负荷下，因此传统的中央空调冷却水系统处于消耗功率偏大的状态，造成很大的能量消费。 

另外空调系统具体表现为是具有时滞、时变、非线性、大惰性和强耦合性的复杂系统。目前中央空调系统广泛采用比例与积分(PI)控制器来对各个子循环系统运行进行调节控制，比例与积分(PI)控制器参数的整定方法主要由人工整定，这在很大程度上依赖于工程调试人员的经验和责任心，受人为的影响因素较大，且参数一旦整定之后，如果人不去调节，它是固定不变的，不能随空调系统运行状态变化自动调整，无法实现现场自我调节。这种固定参数的比例与积分(PI)控制用于具有复杂动态特性的中央空调冷却水系统的控制，不仅节能效果差，还容易造成振荡现象，控制性能差。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能耗少、控制性能好，使得中央空调冷却水系统在部分负荷运行条件下能高效稳定运行的基于模糊自适应的中央空调冷却水节能控制系统及其模糊自适应方法。 

本发明实现上述目的的技术方案是，一种中央空调冷却水节能控制系统，其创新点在于：包括工业控制计算机、可编程逻辑控制器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块、数字量输出模块、第一变频器、第二变频器、第一铂电阻温度传感器、第二铂电阻温度传感器、冷却水泵和冷却风机，所述工业控制计算机与可编程逻辑控制器相互通信，所述第一铂电阻温 度传感器和第二铂电阻温度传感器均与模拟量输入模块的输入端连接，所述模拟量输入模块的输出端与可编程逻辑控制器相连，所述第一变频器的告警信号线、第二变频器的告警信号线均与数字量输入模块的输入端相连，所述数字量输入模块的输出端与可编程逻辑控制器连接，所述模拟量输出模块的输入端与可编程逻辑控制器相连，模拟量输出模块的输出端与第一变频器和第二变频器相连，所述可编程逻辑控制器与数字量输出模块的输入端相连，所述第一变频器与冷却水泵电连接，所述第二变频器与冷却风机电连接，所述可编程逻辑控制器内置有比例与积分控制器，所述第一铂电阻温度传感器和第二铂电阻温度传感器实时采集冷却水供、回水的温度信号，该温度信号传入可编程逻辑控制器后再送入工业控制计算机中，所述工业控制计算机根据计算机程序实时计算获得比例与积分控制器参数，再通过通信线路将比例与积分控制器参数传递给可编程逻辑控制器的比例与积分控制器，所述可编程逻辑控制器通过模拟量输出模块控制第一变频器和第二变频器的频率，可编程逻辑控制器通过数字量输出模块对冷却水泵和冷却风机发出起/停信号。 

所述可编程逻辑控制器选用西门子的S7-300或S7-200，所述可编程逻辑控制器与工业控制计算机之间通过通信模块进行信号传输，所述工业控制计算机通过RS232串口及串行通信总线与通信模块连接，所述通信模块再与可编程逻辑控制器连接。 

一种用于中央空调冷却水节能控制系统的模糊自适应方法，包括数据预处理、温度偏差变量及温度偏差变化率变量的模糊化、模糊推理、反模糊化及新的比例与积分控制器参数的计算和输出： 

步骤一、数据预处理， 

在工业控制计算机获取冷却水供、回水温度基础上，根据预先设定的冷却水供、回水的温度，计算得出温度偏差和温度偏差的变化率； 

步骤二、温度偏差变量及温度偏差变化率变量模糊化， 

通过计算得出来的温差及温度偏差的变化率，按照预先编制好的程序计算得出温度偏差及温度偏差变化率模糊量； 

步骤三、模糊推理及反模糊化， 

根据计算获得的温度偏差及温度偏差变化率模糊量，按照预先编制好的程序在模糊规则库中查表计算得出模糊控制量，根据计算得出的模糊控制量，按照预先编写的程序反模糊化计算得出输出量即比例与积分控制器参数的变化值； 

步骤四、新的比例与积分控制器参数的计算， 

根据计算获得的输出量，按照预先编写的程序及预先设定的比例与积分控制器参数，计算出比例与积分控制器的新的参数；