模糊控制和自適應模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制在太陽能新風系統(tǒng)中的應用研究

【摘要】：太陽能新風系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑供暖領域研究的熱點,尤其是結(jié)合相變蓄熱材料的太陽能新風系統(tǒng)在國內(nèi)研究相當少見,為了節(jié)約資源、保護環(huán)境和提高能源的利用率,本文對新風系統(tǒng)進行了詳細的理論分析和實驗研究。 本文先后搭建了兩個太陽能新風系統(tǒng)：太陽能新風模擬系統(tǒng)和太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺。在前期工作中,主要是對太陽能新風模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行了詳細設計,并提出了系統(tǒng)的運行模式和模糊控制方法,針對系統(tǒng)的不同模式,設計出了不同模糊控制器,并通過實驗數(shù)據(jù)證明了其優(yōu)越的控制性能。在后期工作中,主要是以太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺作為研究對象,根據(jù)前期工作中對新風系統(tǒng)的理論研究和模糊控制器的設計經(jīng)驗,更加合理設計了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、運行模式和模糊控制器,為了減少系統(tǒng)智能控制的開發(fā)復雜度,進一步提出了模糊神經(jīng)自適應控制算法,并完成相關設計工作。本文的主要內(nèi)容如下： 1、搭建了太陽能新風模擬系統(tǒng),以此模擬系統(tǒng)為研究對象,首先,分析了系統(tǒng)的工作原理,根據(jù)實際應用時的工作環(huán)境,規(guī)劃出四種運行模式,并對每種模式結(jié)構(gòu)進行了詳細的介紹,其次,針對此模擬系統(tǒng),選擇了合適的模糊控制器模型,根據(jù)控制要求,設計了不同模式下的模糊控制器。最后,通過對實驗數(shù)據(jù)的處理分析,證明了其控制方案的可行性。 2、搭建了太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺,首先比較了太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺與太陽能新風模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制區(qū)別,介紹了系統(tǒng)參數(shù)的測量和處理。之后,分析了系統(tǒng)運行模式的需求,并且完成對每個模式結(jié)構(gòu)分別進行的詳細設計。最后,結(jié)合此實驗平臺的特點,重點設計了模糊控制器,通過對實驗數(shù)據(jù)的處理分析,證明了其很好的控制性能。 3、利用模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡兩者之間的互補性質(zhì),以太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺為研究對象,提出并設計了模糊神經(jīng)自適應控制算法,通過實驗結(jié)果驗證了其設計的合理性。 4、利用了LabWindows/CVI開發(fā)環(huán)境建立了系統(tǒng)的監(jiān)控界面,實現(xiàn)了各種運行模式的自動切換。通過ActiveX技術調(diào)用MATLAB模糊工具箱來完成模糊控制器的設計。 5、以太陽能新風模擬系統(tǒng)和太陽能新系統(tǒng)實驗平臺這兩個工作平臺進行了大量的手動操作實驗和自動運行實驗,通過對實驗數(shù)據(jù)的分析,不斷改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制算法的設計。 【關鍵詞】：太陽能新風系統(tǒng) 相變蓄熱 模糊控制 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TU18;TU832
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 太陽能新風系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 智能控制策略分析12-14
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14
• 1.4 本文主要的研究工作14-15
• 1.5 論文主要章節(jié)和內(nèi)容安排15-17
• 第二章 太陽能新風模擬系統(tǒng)17-26
• 2.1 太陽能新風模擬系統(tǒng)設計要求17
• 2.2 太陽能新風模擬系統(tǒng)工作原理與結(jié)構(gòu)設計17-20
• 2.2.1 系統(tǒng)工作原理17-18
• 2.2.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設計18-20
• 2.3 太陽能新風模擬系統(tǒng)運行模式20-25
• 2.3.1 模式需求分析20-22
• 2.3.2 模式結(jié)構(gòu)設計22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 太陽能新風模擬系統(tǒng)模糊控制器設計與實現(xiàn)26-43
• 3.1 模糊控制系統(tǒng)26-28
• 3.1.1 模糊控制系統(tǒng)的基本概念26-27
• 3.1.2 模糊控制系統(tǒng)的特點27-28
• 3.2 模糊控制算法選擇28-33
• 3.2.1 雙輸入、單輸出量的選擇28-30
• 3.2.2 Mamdani推理模型30-31
• 3.2.3 解模糊方法—重心法31-33
• 3.3 太陽能新風模擬系統(tǒng)模糊控制器的設計33-38
• 3.3.1 太陽能新風模擬系統(tǒng)的控制要求33
• 3.3.2 太陽能新風模擬系統(tǒng)模糊控制器的設計33-38
• 3.4 太陽能新風模擬系統(tǒng)模糊控制性能分析38-40
• 3.4.1 不同設定溫度點之間的切換性能分析38-39
• 3.4.2 相同設定溫度點時不同模式之間的切換性能分析39-40
• 3.5 太陽能新風模擬系統(tǒng)模糊控制軟件實現(xiàn)40-41
• 3.6 本章小結(jié)41-43
• 第四章 太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺43-53
• 4.1 太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺與太陽能新風模擬系統(tǒng)區(qū)別43-45
• 4.2 太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺的結(jié)構(gòu)設計與參數(shù)測量45-46
• 4.2.1 系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)設計45-46
• 4.2.2 系統(tǒng)參數(shù)測量與處理46
• 4.3 太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺的運行模式46-52
• 4.3.1 模式需求分析46-47
• 4.3.2 模式結(jié)構(gòu)設計47-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺模糊控制器的設計與實驗結(jié)果分析53-60
• 5.1 太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺與太陽能新風模擬系統(tǒng)的控制區(qū)別53
• 5.2 太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺模糊控制器的設計53-56
• 5.3 太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺的實驗結(jié)果分析56-59
• 5.3.1 各種模式下系統(tǒng)工作性能分析56-58
• 5.3.2 相同設定溫度點時不同模式之間的切換性能分析58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第六章 太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺的模糊神經(jīng)自適應控制算法設計與實驗結(jié)果分析60-73
• 6.1 模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡的比較60
• 6.2 BP算法60-62
• 6.2.1 梯度法60-61
• 6.2.2 BP算法原理61-62
• 6.3 基于Takagi-Sugeno模型的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡62-67
• 6.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)64-65
• 6.3.2 學習算法65-67
• 6.4 太陽能新風系統(tǒng)實驗平臺的模糊神經(jīng)控制系統(tǒng)設計67-71
• 6.5 實驗結(jié)果分析71-72
• 6.6 本章小結(jié)72-73
• 第七章 總結(jié)與展望73-75
• 7.1 總結(jié)73
• 7.2 展望73-75
• 參考文獻75-81
• 致謝81-82
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文82

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