[发明专利]一种基于模糊PID算法ASHP集热控制系统

说明书

本发明公开了一种基于模糊PID算法ASHP集热控制系统，在PID控制器的基础上，引入模糊控制理论形成一个模糊PID控制器，模糊PID控制器以偏差e及偏差变化率ec作为输入，用模糊控制规则对PID控制器的参数K_p、K_i、K_d进行在线实时调节，实现更好的控制精度。本发明利用实验获取的150组实验数据，通过最小二乘法来对模型的参数进行系统辨识，确定ASHP控制集热系统出水温度的传递函数。接着对模糊PID控制策略进行建模并对其稳定性进行验证。

技术领域

本发明涉及ASHP集热温度控制系统，具体涉及一种基于模糊PID算法ASHP集热控制系统。

背景技术

随着社会的不断进步和经济的迅猛发展，能源短缺不但是全世界都在关注的问题，也是目前我国处在经济高速发展阶段必定要解决的问题。我国社会主要矛盾发生了变化，标志着人们对美好生活的需求日益增加，生活采暖以及日常热水供应已成为不可或缺的日用品。但传统的锅炉供暖、电加热炉等设备存在对环境污染影响大、用电费用高和能耗大等问题。太阳能热水器能够达到节能绿色环保的目的，但其受季节气候影响较大。随着热泵技术的发展，因其制取热量的先进性和能够解决太阳能热水器的缺点而被广泛应用。热泵技术是以水、空气等低温热源来制取高温热量的一项技术，是我国实行“煤改电”政策中使用最多的产品，真正意义实现节能绿色环保的目的。

本发明是针对ASHP集热温度控制系统进行研究，在工业控制过程中，传统的控制方法极易受到外界的因素影响使得ASHP温度出现扰动调整时间长、超调量变大以及稳定性变差等问题。随着生产工艺越来越复杂，被控对象的模型难以精准获取和系统参数易被干扰而发生变化。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于模糊PID算法ASHP集热控制系统。

技术方案：一种基于模糊PID算法ASHP集热控制系统，在PID控制器的基础上，引入模糊控制理论形成一个模糊PID控制器，模糊PID控制器以偏差e及偏差变化率ec作为输入，用模糊控制规则对PID控制器的参数K_p、K_i、K_d进行在线实时调节，实现更好的控制精度。

本技术方案中，确定K_p、K_i、K_d与e、ec的模糊关系是模糊PID控制器的关键，根据模糊PID控制的原理能够看出，其控制效果不仅取决于PID初始控制参数k_p,k_i,k_d，还取决于模糊控制模块输出量Δk_p,Δk_i,Δk_d，当被控对象受到外界或其他因素干扰时，通过自适应调节Δk_p,Δk_i,Δk_d，可以对PID实时输出参数K_p,K_i,K_d进行微调整来有效控制系统的稳定。

本技术方案中，所述的基于模糊PID算法ASHP集热控制系统的具体设计步骤如下：

步骤一、利用实验获取的150组实验数据，通过最小二乘法来对模型的参数进行系统辨识，确定ASHP控制集热系统出水温度的传递函数；

步骤二、对模糊PID控制策略进行建模并对其稳定性进行验证。

本技术方案中，所述的步骤一中，本发明使用的ASHP热水机组每隔10s采集一组实验数据，共150组，包括不同比例阀开度，水流量和出水温度；

利用MATLAB系统辨识工具箱进行参数辨识，将150组数据分为两组：90组训练样本数据和60组测试样本数据；90组训练样本数据分别为比例阀开度的水流量输入信号列向量u和出水温度输出信号列向量y，选取一阶惯性纯滞后传递函数，采样时间为10s，可得到辨识参数结果为：