温差论域Ｅ为Ｅ 一６一５一４一３一２一 ＝丈 ， ， ， ， ，
１０７ ２３ ４ ５６ ， ，，， ，， ， ，）采用 Ｎ （ Ｂ 负大） Ｎ 负 中） ， Ｍ（ 、 Ｎ（ Ｓ 负小）Ｚ 零）Ｐ （ ，Ｏ（ ，Ｓ 正小）Ｐ 正中） Ｐ （ ， Ｍ（ 和 Ｂ正 大） ７ 共 个模糊子集来描述 ， 其模糊分布见图 ４ ：
３２ 模糊化和参数设置 ， 在模糊运算前， 需要使用 ３ 个转型因子将温差 和变化率的实际可能值转化为模糊量的论域。 （） 是将确定量ｅ １Ｋ ｅ 转化为模糊输人量的转 型因子， 其大小决定了模糊量 Ｅ的覆盖域， ＝ ｔ Ｅ ｎ Ｉ （ｅ ） Ｋ ＂。。由实验可以发现： Ｋ 的减小， 随着 。 频率 响应曲线的最大超调不断减小， 超调次数也相应减 少； 相反 Ｋｅ 的增大缩短了响应时间， 并且可以实现 稳态无静差。这是因为 ， 的减小扩大了控制区的 Ｋ。 死区范围， 减小了速度上升速率， 延长了响应时间， 随着 Ｋ 减小温差畏盖加大， ｅ 减小了最大超调和超
６ ６ ５ ４ ３ ２ ６ ４ ６ ５ ３ ０ ３ １ ２ １ ｌ ２ １ ２ １ ０ 一 １ ３ － ３ １ １ １ ０ 一 １ 一 ２ ２ １ ２ １ －４ ２ ０ ０ ０ ０ 一 １ １ ０ ０ ０ －３ －６ ３ ０ ０ ０ ０ － ２ －４ 一 ６ ２ ０ ０ ０ ３ ０ ０ ０ ０ 一 １ １ ０ ０ ０ －２ －５ ２ ０ １ １ １ － － －２ １ － －２ 一 １ ２ － －３ －６ １ ０ 一 １ 一 １ 一 １ －２ ２ 一 １ 一 １ ２ 一 ３ 一 ６ － －
ＮＭ
ＰＬ
ＰＢ
ＰＢ
Ｐ
ＰＢ
Ｂ
ＰＭ
阴
一阴 ＰＳ
ＰＳ 一阴
ＰＢ
Ｎｓ
ＰＢ ｚＯ Ｐｓ ＰＭ ＰＳ Ｎｓ 阴 阴
Ｐ Ｐ
Ｓ
ＰＭ 功
Ｓ
ｚｏ
２０
Ｐ
２０
ＮＭ ＮＢ 阳 ＮＬ ＮＭ ＮＢ
ｚｏ
ＮＭ ＮＢ ＮＢ
ＮＳ ＮＢ ＮＢ 眺 ＮＬ
ＮＭ
ＮＳ ＮＭ
Ｎ Ｍ ＮＢ
９ ・ ８
万方数据
杨春敏等： 房间温度模糊控制系统及其仿真 表 ２ 模糊控制关系（ 不同 Ｅ和 Ｅ Ｃ下的 Ａ ） Ｄ
４ Ｔ Ａ ＭＡ Ｌ Ｂ仿真结果
验证控制效果的仿真实验结果见图 ６ ，
叨 努
－ ５ ８ － ４ ８ － ３ ６ － ２ ６ 一 １ ５ ０ ６ １ ５ ２ ４
３ ３
７ ６ ６ ６ ５ ４ ７ ６ ５ ３ ３ ２
Ｋ ｙ ｏｄ Ｃ ： ｍｐ ｔｒ ｌ ｓ ｌ ｉ ； ｎｒｌ ｔｍ； ｍｐｒｔｒ ｅｗ ｒｓ ｏ ｕｅ ａａ ｇ ａ ｏ Ｃ ｔ ｓｓｅ Ｔ ｎ ｏ ｉ ｔｎ ｏ ｏ ｙ ｍｕ ｅ ｅａｕｅ
房间的温度变化由于干扰因素多、 有关参数变 化范围较大等原因， 难以建立精确的数学模型。本 文从建立房间温度的仿真模型人手， 根据实际经验 及模糊数学原理 ， 通过 ＭＡ Ｌ Ｂ进行计算机仿真 ＴＡ 实验， 设计了一种房间温度模糊控制器。为进一步 验证该控制器的控制效果， 又依照变频空调制冷及 房间温度变化特点建立了变频空调控制的房间温度 变化仿真数学模型及变频空调制冷的传递函 数。
较得 出正确的判断并调整 ， 模拟空调房间温度变化。
竺二 慰 矍 鳄｝
蕊」 往级 Ｉ 盆 导盆舒 转ｔ因子７ ￥
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洲击 １
带初始田度的 房间摸型
Ｉ 压 卜－ 门
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裳
时针 至工作间
图 １ 房 间温度控 制系统的仿真模 型
（ｏｅｅ ｃａｉ ｌ Ｅｅｔｃ Ｅ ｇ ｅｒ ， Ｃｉ ｅ ｅ ｉ ｇ Ｔ ｅ ｎｓ Ｕ ｖｒｔ Ｃｌｇ ｏ Ｍｅｈｎ ａａｄ ｃ ａ ｎｉ ｅ ｌ ｆ ｃ ｎ ｌ ｒ ｌ ｎ ｉ ｉ ｎ ｈ ｈ ｅ ｎ ｓｙ ｉ
ｏ Ｍｉｎ Ｔ ｃｎｌ ｙ Ｘ ｚ ｕ ｎｓ ２１０ ， ａ ｆ ｉ ｅｈｏ ｇ ， ｈ Ｊ ｇｕ ０８ Ｃ ｏ ｌ ｎ ｇ ｏ ｕｏ ｉ ａ ２ ｈ ｒ
积分环节
为Ｅ Ｃ也存在控制死区， 其范围与 Ｋｅ成反比， 。 并且 Ｋ。 ｅ 的大小决定系统的灵敏度。增加 Ｋ 。 ｅ 可增强系 统的微分作用， 使系统反应灵敏， Ｋ ｃ 但 ｅ 过大可能 会引起系统震荡； 减小 Ｋ ｃ控制死区增大， ｅ， 系统反 应变慢， 最大超调量增加。因此为了达到较好的控 制效果， ｅ 的调节一定要配合 Ｋ 一起调节。 Ｋｃ ｅ ３３ 系统搭建 ．
Ｎ日 ＮＭ ＮＳ ＺＯ Ｓ Ｍ Ｐ Ｐ Ｐ Ｂ
惯性环节
Ｊ ）厂 又 （ Ｕ
（］ Ｔ） ， ｋ ＋
图 ２ 空调模 型的传递函数
３ 模糊控制器模型的建立
３１ 模糊控制器的结构 ． 如图 ３ 控制器给定温度值 Ｔ 与实测温 所示， ｏ 度值 Ｔ 的差值 。 Ｔ 一Ｔ ， ， ＝ ａ ，由计算机算出变化率 。， 经模糊化后分别形成模糊量 Ｅ和Ｅ 再经模糊 Ｃ，
摘 要： 建立了房间温度的仿真模型， 根据实际经验及模糊数学原理设计 了模栩控制器， 对房
间温度进行模栩控制， 建立了变频空调控制的房间温度场的数学仿真模型及其传递函数， 并且在
Ｍａ ａ 上进行了 ｔｂ ｌ 仿真。 关键词： 计算机仿真； 控制系统； 温度
中图分类号：Ｕ ３ Ｔ ８１ 文献标识码： Ａ 文章编号：０５ ４９２０ １３ ０７ ３ １０－ ３ （ ３０－ ９－ ７ ０ ０ ０
万方数据
杨 春敏等 ： 间温度 模糊控制系统及其仿真 房
２ 空调模型
空调模型相当于一个积பைடு நூலகம்环节与一个惯性环节 的串联， 其输人为频率给定信号， 输出为空调散热片 变化温度， 如图２ 模糊控制器给出控制信号Ｕ， 。由 经 变频器转化为频率 ｆ调节压缩机功率 尸 经积分环 ， ， 节积累， 转化为压缩机做功， 再乘一个控制压缩机转 速的惯性环节后相当于空调散热片温度变化量 Ａ ． Ｔ
Ｒｓ ｒｈ Ｔ ｅ ａ ｇ ｕ ｔ ｎ ｔｅ ｔ ｌ ｔ ｏ ａ ｏ ｓ ｐｒｔｒ ｅ ａｃ ｏ ｈ Ａ ｌ Ｓ ｌ ｉ ｔ ｈ Ｃ ｎｒ Ｓｓ ｍ Ｒ ｍ＇Ｔｍ ｅａ ｅ ｅ ｆ ｎ ｏ ｉ ａ ｏ ｏ ｏ ｏ ｙ ｅ ｆ ｏ ｍ ｅ ｕ
Ｙ Ｎ Ｃ ｕ－ ｉ， Ｎ Ｘｔｙｎ Ａ Ｇ ｎｍｎ ＷＡ Ｇ ｔｏｇ ｈ ｉ －
推理输出频率给定信号 Ｕ，
－ － － ０ ２ ４ ６ ６ ４ ２
ＥＥ ） （Ｃ
图４ 温差论域的模糊分布函数
图 ３ 模糊控制过程框图
Ａ ｓａｔ ｈ ｐｐｒ ｒ ｈ ｔ ｕｔ ｎｌ ｓ ｌ ｏ ｍ ｅｏａ ＇ｔ ｅ ｔｒ， ｈ ａｅ Ｔ ｅ ｅｓｔｆ ｍ ｗ ｂｉ ｔ ａａ ｇ ｕ ｔｎ ｄｌ ｒ ｍｓ ｐｒ ｕｅ ｏ ｔ ｂｓｏ ｂ ｒ ： ａ ｅ ｏ ｏ ｏ ｌ ｈ ｔｃ ｓ ｅ ｏ ｉ ａ ｍ ｉ ｏ ｆ ｏ ｅ ａ ｏ ｍ ｎ ｅ ｆ
１ 仿真 模型
Ｍ ＴＡ 是集数值计算、 ＡＬＢ 符号运算及图形处 理等强大功能于一体的科学计算语言， 实现计算机 仿真的软件工具 Ｓ ＬＮ Ｉ ＩＫ是 Ｍ Ｔ Ａ ＭＵ Ａ Ｌ Ｂ的一个 附加组件， 可用来提供一个系统级的建模与动态仿
真工作平台。本次仿真模拟搭建的系统模型如图 １ 所示 ， １ 图 右部是一个闭环房间温度场模型： 室内外 温度干扰与散热片热量共同作用于具有确定初始温 度的房间模型， 经空气导热延迟后再与给定值相比
Ｅ 一 一 ６ 一 ５ ４ ３ ２ 一 １ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ － － －
－ ６ ９
行△ Ｕ的矩阵运算， 可以得出模糊控制关系如表 ２ 系统运行时， 只需进行查表运算， 就可得出控制量。
９ ９ ９ ８ ７ ６ ９ ８ ９ ８ ６ ５
上升速率 ， 同时也减小了温差 Ｅ的覆盖域 ， 引起较
阳
凡
Ｐ
Ｌ
－几
Ｂ
一２０ －ＰＢ
ＰＭ
大的超调， 系统收敛慢， 严重时会引起震荡。 （） 。 ２ Ｋ 是将确定量。 转化为模糊量 Ｅ ｅ 。 Ｃ的转 型因子， 其大小决定了模糊量 Ｅ Ｃ的覆盖域， Ｃ Ｅ ＝ Ｉ （ ｅ ＂ 。由实验可以发现： ｅ 的增加在一 ｎ Ｋ ｃ ｃ ｔ ｅ） Ｋ。 定程度上减小了系统最大超调 ， 但超调次数却明显 增加， 且改变 Ｋ ‘ ｅ 的控制效果不是线性的。这是因
第 ２ 卷第 ３ ４ 期
２０ 年 ６月 ０３
能源技术
ＥＮＥＲＧＹ ＴＥＣＨ ＮＯＬＯＧＹ
Ｖ２Ｎ Ｊ４０ ｏ ，． ｕ２ ｌ０ ． ｎ ｏ ｅ３
房间温度模糊控制系统及其仿真
杨春敏， 王信用 （ 中国矿业大学机电学院， 江苏徐州 ２１０７ ２０８
ｔ ｅｐｒｎｅ ａｔ ｔｅ ｏｙ ｆ ｚ ｍ ｔｅ ａ ｓ ｔ ｏｇ ｔ ｔ ｌ ｇ ｓ ｕ ｔ ｇ ｅ ｍ ｎ ， ｈ ｘｅ ｅｃ ｍ ａｄ ｔｅｒ ｏ ｕ ｙ ｈｍ ｔ ， ｕｈ ｌ ｄｉ ｔｅ ｌｉ ｅｐｒ ｅｔ ｎ ｅ ｉ ｆ ｎ ｈ ｈ ｃ ｆ ｚ ａ ｃ ｉ ｈ ｒ ｎ ａ ｏ ｈ ｉ ａｎ ｘ ｉ ｅ ， ｎ ｍ ｃ－ ｏ ｔ ｌ ｇ ｒｏ ＇ｔ ｐｒ ｕｅ ｒ ｌ ｔ ｏｍｓ ｅ ｔｒ ｏｉ ｈ ｎ ｅ ｅ ａ ｍ
其中隶属度函数 ｌｅ 为降半梯形分布，Ｐ（ ） ｕ （） ｘ ｒ ＲＢ 为 ２ 升半梯形分布， 其余为三角形分布。温差变化率论 域Ｅ Ｃ为 Ｅ Ｃ二｛ ， ， ， ， ， ，， ，， 一６一５ 一４ 一３ 一２ 一１０ １２ ３４５６ ， ，，，｝其模糊子集选取与 Ｅ相同， 如图 ４ ，输出 频率增量 △ Ｕ二｛ ， ， ， ， ， ， ， 一９ 一８ 一７ 一６ 一５ 一４ 一３ －２ －１ ０ １２ ３ ４ ５６ ７ ８ ９ 用 Ｎ （ ， ，， ，， ， ， ，， ， ，｝ Ｌ 负很大） 、 Ｎ（ Ｂ 负大）Ｎ 负中）Ｎ （ ， Ｍ（ ， Ｓ 负小）Ｚ 零）Ｐ （ ，０（ ，Ｓ 正 小）Ｐ 正中）Ｐ （ 、 Ｍ（ ，Ｂ 正大） Ｐ （ 和 Ｌ 正很大） ９个模 共 糊子集来描述 ， 见图 ５模糊控制规则见表 １ ， ， 根据上述的设定和表 １ 的控制规则， 可得到模 糊控制关系。因为空调系统被控对象具有纯滞后的 特点， 在建立模糊控制规则的时候 ， 应该注意以下情