CC BY
9Вестник магистратуры. 2020. № 5-3 (104)
ISSN 2223-4047
УДК 628.1:628.54
Н.С. Февралева
ПРИМЕНЕНИЕ НЕЧЕТКОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
В статье рассмотрена система автоматизированного управления режимами системы кондиционирования здания для поддержания желаемого климата в жилых помещениях. Режимы работы обеспечиваются на основе нечеткой логики с использованием Пид - регулятора.
Ключевые слова: нечеткая логика, нечеткое управление, кондиционирование, вентиляция, Пид - регулятор, контроль, система, регулирование, температура.
В наше время одной из актуальных проблем науки является использование в системах нечеткого управления с целью повышения качества управления при уменьшении затрат ресурсов и энергии, а также обеспечения устойчивости при воздействии на систему всевозможных возмущений. По сравнению с традиционными методами автоматизированного управления, применение нечетких систем позволяет оперативно производить анализ полученных данных и получать результаты высокой точности. Характерной особенностью решения задач методами нечеткой логики является наличие некоторого набора правил, состоящих из совокупностей условий и выводов.
В последнее время часто описывается технологии применения нечеткой логики в системе управления сложными процессами кондиционирования, которые находят решение в области автоматизации.
Нечеткое управление выдвигает больше не количественные, а лингвистические параметрами. Этот факт можно объяснить рядом преимуществ нечеткой логики: сокращение количества регуляторов при управлении сложными процессами, реализация нелинейных полиномов высокого порядка, обработка (лингвистически сформулированных) данных.
В обычных системах регулирования микроклимата помещений, установившиеся значения воздуха достигаются посредством переключения компрессора, работающего по показаниям одного температурного датчика. Температура воздуха внутри здания характеризуется рядом факторов: удельный тепловой поток, входящий в комнату через стены, окна и крышу; инфильтрация воздуха и вентиляция; внутренний теплоприток. Обычно недостаточно осуществлять контроль только температурного режима воздуха. Необходимо также управлять уровнем его влажности в помещении. Главная идея, системы управления с нечеткой логикой, должна заключатся в поддержании микроклимата в различных местах здания в соответствии с установленными нормами.
Задачей контроллера является определение значения температуры, соответствующего управляющему воздействию на цифроаналоговый преобразователь контроллера. Естественно, чем больше разница температур в данный момент, тем больше должна быть холодопроизводительность.
По мере приближения комнатной температуры к заданному значению скорость изменения температуры в ней будет уменьшаться, а холодопроизводительность кондиционера будет уменьшаться.
Используйте вспомогательную функцию для установки желаемого режима работы системы отопления и охлаждения. Скорость вращения вентилятора также рассчитывается на основе базы правил для скорости вращения вентилятора. Функция членства на выходе показывает процесс обработки правила, суммируя ответный сигнал для предоставления выходной команды. Связь между входными и выходными ясными данными осуществляется посредством лингвистического преобразования входных данных. Отрицательные значения относятся к степени нагрева, а положительные - к степени охлаждения. Блок с двумя переключателями определяет, какой именно значения для нагрева или охлаждения передаются в модель здания в течение определенного периода времени.
Дискретный выходной сигнал также поступает на блок индикации, который отражает переменную во время моделирования. Верхний переключатель служит для выбора желаемого уровня охлаждения, а нижний - для расчета объема дополнительного нагрева. Если значение сигнала на центральном уровне выше или равно указанному значению, то каждый переключатель посылает сигнал на верхнюю линию и, если сигнал ниже установленного значения, на нижнюю линию. Таким образом, мы делим заданный набор дискретных величин на положительные и отрицательные подмножества для нагрева и охлаждения соответственно. Эти две серии затем подаются в процессорные блоки, функция которых состоит в том, чтобы получить выход, соответствующий входному сигналу.
© Февралева Н.С., 2020.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2020. № 5-3 (104)
Мы моделируем окружающую среду как теплоотвод с высокой теплоемкостью и температурой, которая меняется с течением времени.
Этот метод предназначен для управления режимами работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в здании имеет
следующие возможности:
1. Легкий ввод данных в систему управления.
2. Классические Пи- и Пид-контроллеры способны устранить установленные ошибки, но требуют настройки для каждого типа устройства, а также реконфигурации при изменении выбора оборудования. Кроме того, Пи- и Пид-контроллеры трудно настроить для регулирования энергопотребления. Система управления, основанная на нечетких регуляторах, может быть легко применена к существующим коммуникациям зданий и оборудованию с различными уровнями производительности.
3. Особые качества системы управления с нечеткой логикой, в частности, низкая чувствительность к изменениям параметров объекта управления.
4. Синтез систем управления с нечеткой логикой с использованием новейших аппаратных и программных средств поддержки часто оказывается более простым, чем слияние традиционных систем управления. Системы управления нечеткой логикой основаны на теории нечетких множеств, где функция элемента, принадлежащего множеству, не является двоичной.
5. Автоматические системы климат-контроля на основе нечетких регуляторов способны эффективно работать на любом объеме помещений, что является важной технической особенностью данной разработки.
Библиографический список
1. Автоматика и автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции : учебник / под ред. В. Н. Богословского. /Стройиздат, 1986.
2. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха : учеб. пособие/ Е.С. Бондарь [и др.]. -Киев: Аванпост-Прим, 2005.
3. Малафеев, С. И. Основы автоматики и системы автоматического управления : учебник/ 2010
ФЕВРАЛЕВА НАТАЛЬЯ СЕРГЕЕВНА - магистрант, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.
