[发明专利]一种基于模糊PID控制器调节列车新风系统温度的方法

说明书

一种基于模糊PID控制器调节列车新风系统温度的方法属于自动化控制技术领域。本发明首先构建列车新风系统的框架图，并通过分析空调的风力盘管的热力学特性，根据能量守恒定律进行数学建模得到传递函数，采用温度误差及其变化率作为模糊控制器的输入量，模糊控制器的输出量实时优化PID控制器的三个参数，利用模糊逻辑工具箱，建立对应的模糊推理规则，将模糊控制模块和PID结合，形成模糊PID控制器，对模型进行仿真。有益效果是：模糊PID控制算法使系统的响应速度加快、调节精度提高、稳态性能更好，明显地提高了控制效果，有效改善了传统PID控制器的缺点，通过控制空调进风量，来智能调节新风的温度达到预定温度。

技术领域

一种基于模糊PID控制器调节列车新风系统温度的方法属于自动化控制技术领域，具体的属于模糊控制技术领域。

背景技术

高铁已经成为人们出行的主要交通工具之一，而随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对室内空气品质的要求也在提高，对人流密集的列车内部的空气品质的舒适度要求也在升级。因此，空调系统成为列车必备的环境控制设备。而空调列车车厢多为密闭空间，车内人员密度较大，室内空气品质较差，一般需要通过引入室外新风来改善列车的内环境。为减少设备对空间的占用，通常将新风供应与空调系统结合起来一并考虑。列车空调系统引入一定比例的车外新鲜空气，并经过新风系统过滤后，与车内空气进行交换，以将车厢内空气温度、相对湿度、气流速度和清洁度等控制在允许范围内，来提高人们在列车中的舒适度。多采用PID算法，PID控制器凭借其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等优点成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握、得不到精确的数学模型时,采用PID控制技术最为方便。在控制对象有很大的时变性和非线性的情况下,一组整定好的PID参数远远不能满足系统的要求。亟需创新发明一种克服以上弊端的调节列车新风系统温度的方法，来智能调节新风的温度达到预定温度，以满足高铁、普铁、地铁、城轨列车内的乘客对列车空气质量越来越高的要求，适应国民经济发展的迫切需要。

发明内容

本发明的目的就是创新发明一种克服现有技术弊端的调节列车新风系统温度的方法，来智能调节新风的温度达到预定温度，以满足高铁、普铁、地铁、城轨列车内的乘客对列车空气质量越来越高的要求，适应国民经济发展的迫切需要。

本发明的技术方案是：本发明首先构建列车新风系统的框架图，并通过分析空调的风力盘管的热力学特性，根据能量守恒定律进行数学建模得到传递函数，采用温度误差及其变化率作为模糊控制器的输入量，模糊控制器的输出量实时优化PID控制器的三个参数，利用模糊逻辑工具箱，建立对应的模糊推理规则，将模糊控制模块和PID结合，形成模糊PID控制器，对模型进行仿真。

本发明的有益效果是：模糊PID控制方法使系统的响应速度加快、调节精度提高、稳态性能更好，明显地提高了控制效果，有效改善了传统PID控制器的缺点，通过控制空调进风量，来智能调节新风的温度达到预定温度。

附图说明

图1是本发明实施例的列车新风系统模型示意图。

图2是风机盘管换热模型示意图。

图3 是模型的一阶S型阶跃响应曲线示意图。

图4 是列车新风模型的PID- simulink的仿真流程图。

图5 是列车新风模型的PID仿真图。

图6是模糊PID控制器的框架图。

图7是PID控制器的比例系数ΔK_P的曲面输出图。

图8是PID控制器的积分系数ΔK_i的曲面输出图。

图9是PID控制器的微分系数ΔK_d的曲面输出图。

图10是模糊PID控制器仿真的simulink流程图。