基于模糊控制技术的中央空调控制器的研究

摘要

MATLAB/Simulink是一种很好的仿真建模工具，而且MATLAB中提供了RTW(real time workshop)实时开发环境。本文利用RTW把MATLAB/Simulink建好的数学模型生成可执行程序并下载到目标机中，通过目标机的板卡同控制器实物进行I/O信号连接和数据传输，进行了半实物仿真实验，由于仿真回路有硬件，从而得到接近实际情况的结果。 模糊控制是以操作工人和专家知识对被控对象的控制经验为基础的控制算法，它不依赖于精确的数学模型。本文针对模糊控制的特点，提出了两种提高模糊控制性能的方案，并借助于MATLAB/SIMUNLINK进行了仿真实验，验证了该方案的有效性。同时通过半实物仿真实验分析了模糊控制系统参数对系统响应的影响。 课题是以岭澳核电站的制冷空调为背景，用MATLAB/SIMULINK对控制对象进行建模，利用RTW生成可执行程序运行于xPC目标机中。控制器采用单片机，目标机通过研华的A/D，D/A板卡与写有模糊控制算法的单片机控制器进行实时的数据交换，建立整个实时仿真系统。 论文详细介绍了模糊控制算法及其在单片机中的实现流程；对研华板卡PCL-818L的参数设置进行了说明；介绍了RTW的作用以及如何利用RTW将空调的数学模型生成可执行程序在目标机实时运行；探讨了模糊控制算法中各个参数的变化对系统响应的影响，并对结果进行了分析和验证。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1模糊控制简介

1.1.1模糊控制的形成与发展

1.1.2模糊控制的特点

1.1.3模糊控制的系统优化设计

1.2半实物仿真

1.3论文的研究工作

第二章空调系统及其数学模型的建立

2.1空气

2.1.1空气的组成

2.1.2空气的状态参数

2.2被控对象的建模

2.2.1调节阀

2.2.2空气混合环节

2.2.3表冷器

2.2.4房间温度模型

2.2.5机房传递滞后

第三章半实物仿真

3.1 RTW

3.1.1 RTW的主要功能和特征

3.1.2 RTW的应用

3.1.3 RTW的基本概念和术语

3.1.5外部模式

3.2 xPC目标环境

3.2.1 xPC目标

3.2.2宿主机和目标机之间的通讯

3.2.4启动目标机

3.3研华数据采集卡

3.3.1 PCL-818L

3.3.2 PCL-818跳线和参数设置

3.4仿真控制对象的建立

3.5仿真对象可执行程序的生成

3.6本章小结

第四章模糊控制

4.1模糊控制简介

4.2模糊数学基本知识

4.2.1 集合、元素和论域

4.2.2 模糊集合的表示方法

4.2.3 模糊分布

4.3模糊关系

4.4模糊逻辑

4.5近似推理

4.6模糊控制基本原理

4.6.1 基本思路

4.6.2 精确量的量化

4.6.3 语言变量的模糊子集和隶属函数

4.6.4. 模糊控制算法

4.7本章小结

第五章改进型的模糊控制器

5.1 改进型模糊控制器的发展现状

5.1.1 基于变结构模糊控制器

5.1.2 基于模糊控制本质的插值方法

5.2两种改进模糊控制器性能的方案

5.2.1 基于消除输入误差的模糊控制器

5.2.2 变论域模糊控制加积分控制

5.3本章小结

第六章模糊控制算法在控制器中的实现

6.1温度控制器

6.2模糊控制算法的实现

6.2.1 模拟电路调试

6.2.1 离线准备工作

6.2.2 在线计算流程

6.3仿真结果与分析

6.3.1 改变ke

6.3.2 改变kec

6.3.3 改变ku值

6.4模糊控制系统加积分器的响应

6.5试验总结

6.6本章小结

第七章结论与展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致 谢