[发明专利]基于模糊PID与预测控制算法的变风量室温控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种室温控制方法，特别涉及一种基于模糊PID与预测控制算法的变风量室温控制方法。

背景技术

对于变风量空调系统而言，目前已存在许多控制方式，如常规PID、模糊PID、神经网络控制方式等已成为较为常见的控制技术，但由于传统的PID控制方式对空调系统室温数学模型的精度要求非常高，因此对于具有大时滞、非线性等特性的变风量空调而言，在参数整定方面具有较大难度。在常规PID控制方式基础上发展出的模糊PID控制方式虽然能够在一定程度上适应空调系统室温控制的非线性，但是由于模糊PID主要采用的是由专家经验得出的模糊规则库，在工程实际的应用中不能够对多种工况的变化有较强的适应能力。

预测控制算法作为一种新兴的控制算法，能够利用所辨识出的空调系统室温模型对未来时刻的系统输出进行预测，达到较好的控制效果，但由于单纯预测控制算法在非线性控制方面的自适应能力不够强，在空调系统发生微小负荷变化时，还有可能陷入死区，不能够及时对工况的变化做出响应。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于模糊PID与预测控制算法的变风量室温控制方法，解决现有技术中空调系统参数整定难度大、工况适应能力差、自适应能力不强的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

基于模糊PID与预测控制算法的变风量室温控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：预设期望室温；

步骤二：将期望室温与实际室温相比较，计算两者温度偏差；

步骤三：将温度偏差输入模糊自适应PID控制器，计算得出末端风阀开度的PID参数增量，输出校正后的末端风阀开度；

步骤四：利用延时环节将模糊自适应PID控制器末端风阀开度与上一时刻的末端风阀开度相减，得到末端风阀开度的变化量；

步骤五：通过末端风阀开度变化量利用预测控制算法得到末端风阀实际开度，并使空调房间内的温度维持在设定值。

所述预测控制算法包括如下步骤：

步骤101：构建某一时刻实际室温与末端风阀开度变化量的动态响应模型：y(k)=aiΔu(k-i)1≤i<papΔu(k-i)i≥p,]]>其中：y(k)表示k时刻的实际室温，Δu(k-i)表示k-i时刻末端风阀开度变化量，Δu(k-i)＝u(k-i)-u(k-i-1)，a₁,a₂,a₃,…，a_p为描述系统动态特性的动态系数，p表示预测控制的时域长度；

步骤102：根据动态响应模型推导得出实际室温的n步预估计算公式：其中，为当前时刻末端风阀开度变化量对室温的n步预估值；A为由动态系数构成的动态特性矩阵；n为最大预测步长，n<p；Y₀为过去时刻末端风阀开度变化量对室温n步预估初值；ΔU为末端风阀开度变化量的矩阵表示；

步骤103：采用滚动优化策略求取ΔU：