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基于模糊神经网络的变频空调节能研究

作　者: 宋丽芳
导　师: 丁宝
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 变频空调模糊控制神经网络节能控制系统仿真
分类号: TM925.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
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

基于模糊神经网络的变频空调节能研究

内容摘要

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