[发明专利]自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法

说明书

本发明涉及基于自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法，包括以下步骤：⑴确定焓差实验室系统中温湿度耦合对象的模型，采用辨识模型参数；⑵焓差实验室温湿度解耦设计；⑶设计自适应模糊PID控制器；⑷设计焓差实验室温湿度解耦控制器。本发明能够实现焓差实验室温度和湿度的完全解耦，进一步验证了前馈补偿算法的简单实用性。能够缩短系统的调节时间，满足国家标准要求，提高焓差实验室的工作效率。能够提高系统的稳定性，减小稳态误差，使干球温度的平均变化幅度小于等于±0.3℃，湿球温度的平均变化幅度小于等于±0.2℃，增强焓差实验室对温度和湿度调节的准确度。

技术领域

本发明涉及焓差实验室技术领域，尤其涉及基于自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法。

背景技术

焓差实验室是能够模拟各种不同的温、湿度环境工况，并同时测试空调的各种性能参数、制冷能力、制热能力、低温非稳态制热能力、功耗、C.O.P、循环风量以及季节能源消耗效率的实验室。实验室分为室内侧和室外侧，在测量空调器装置性能时，通过对制冷机组、加湿器和加热器的控制是房间温度达到精度要求。

温湿度的控制精度对于焓差实验室来说是至关重要的，我国对焓差实验室温湿度的控制精度提出具体的要求和国家标准。GB/T 17758-2010《单元式空气调节机》和GB/T25128-2010《直接蒸发式全新风空气处理机组》要求：空调机进行制冷实验和制热实验时，干球温度最大变化幅度为±1.0℃，平均变化幅度±0.3℃；湿球温度最大变化幅度为±0.5℃，平均变化幅度±0.2℃。

焓差实验室空气入口处的进风是直接采集于自然风，进风温湿度受外界环境影响较大，温湿度的检测和传输也需要一定的时间。因此，焓差实验室的温湿度控制是一个非线性、大滞后的控制过程。而且实验室内温度和湿度之间存在交叉耦合情况，即温度控制会引起湿度变化，湿度的变化也会引起温度的变化。在现有的焓差实验室控制系统中，均存在温湿度相互耦合的问题，使温湿度的控制精度不高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供基于自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法。本发明运用自适应解耦控制来实现焓差实验室温度和湿度二维变量系统的解耦，运用克服单一温度和湿度控制的缺点，提高工作效率，节约能源，提高控制的精度。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明一方面提供基于自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法，包括以下步骤：

⑴确定焓差实验室系统中温湿度耦合对象的模型，采用辨识模型参数；

⑵焓差实验室温湿度解耦设计；

⑶设计自适应模糊PID控制器；

⑷设计焓差实验室温湿度解耦控制器。

所述步骤⑴中，具体步骤为：

焓差实验室对温度和湿度的要求很高，温湿度的控制是一个两输入两输出的控制系统。如果单独采用加热器控制房间温度，加湿器控制房间湿度，当加湿器进行工作时，会同时产生降温效果。当加热器进行加热操作时，也会对房间相对湿度产生影响。两个控制回路在控制过程中形成相互干扰，出现温湿度耦合现象。

在原理框图中，为湿度的设定值，为温度的设定值，为湿度控制器，为温度控制器。为加湿器的输入电压，为加热器的输入电压。为加湿器的输入电压与房间实际湿度之间的传递函数；为加热器的输入电压与房间实际温度之间的传递函数；为加湿器的输入电压与房间实际温度之间的传递函数；为加热器的输入电压与房间实际湿度之间的传递函数。因为房间温度的提升对房间的绝对湿度没有影响，所以为零。得出以下传递函数矩阵：

（1）