基于模糊PID的通信機房溫度調(diào)節(jié)節(jié)能系統(tǒng)的研究

【摘要】： 由于現(xiàn)代通信設(shè)備功率負(fù)荷大,單位體積發(fā)熱高,即使在寒冷的冬季,機房仍然需要通過空調(diào)壓縮機不斷制冷,達(dá)到通信設(shè)備對環(huán)境溫度的要求。在實際運行中,需要機房空調(diào)全功率、長時間運行,只要機房設(shè)備在運行,機房空調(diào)就必須開機。實際空調(diào)熱負(fù)載在絕大部分時間遠(yuǎn)比額定負(fù)載低。空調(diào)用電量占機房總用電量的50%左右,因而存在較大的節(jié)能潛力。特別在我國北方地區(qū),冬季時間較長,有著豐富的可以利用的自然冷源。因此,利用自然冷源調(diào)節(jié)機房溫度,是解決機房節(jié)能的一個突破口。 本文通過對水泵、室外風(fēng)機運轉(zhuǎn)的智能控制,將室內(nèi)熱量由乙二醇溶液循環(huán)系統(tǒng)傳送到室外冷凝器,在冷環(huán)境下散發(fā)出去,達(dá)到降溫的目的,這樣就把原有機房降溫需大功率空調(diào)壓縮機的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為小功率泵的運行,減小了功率消耗,同時還可依據(jù)冷源儲量調(diào)節(jié)泵與風(fēng)機的運行時間,做到節(jié)能、環(huán)保、原材料綜合利用和延長設(shè)備使用壽命等多項優(yōu)點的結(jié)合,在理論計算與試驗運行多方面檢測中達(dá)到預(yù)期設(shè)想。 由于系統(tǒng)存在很大程度的非線性、大滯后和不確定性,本文在設(shè)計過程中結(jié)合了模糊控制和PID控制算法的優(yōu)點,采用模糊自適應(yīng)PID控制技術(shù),既可保證系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)的快速性,又可滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并且系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差小。同時利用MATLAB的Simulink工具箱,針對通信機房溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)建立了控制模型。在變負(fù)荷、變參數(shù)的情況下進行了仿真。仿真結(jié)果表明,模糊PID控制算法能適應(yīng)通信機房溫度控制的要求,在響應(yīng)速度、穩(wěn)態(tài)精度及抗干擾能力等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制,具有較好的魯棒性。 以飛思卡爾S12單片機為控制核心輔以鍵盤輸入、顯示、通信等模塊設(shè)計硬件電路實現(xiàn)了人機結(jié)合,在CodeWarrior特殊版本C交叉編譯軟件環(huán)境上編寫、調(diào)試程序,保證系統(tǒng)快速智能的控制,并達(dá)到良好的節(jié)能效果,必將在未來發(fā)揮卓越的作用。 【關(guān)鍵詞】：節(jié)能 溫度控制 模糊PID控制 MATLAB仿真
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP273.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題背景9-12
• 1.1.1 通信機房節(jié)能背景9-11
• 1.1.2 恒溫系統(tǒng)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 本文研究的目的意義12-14
• 1.2.1 本文研究的目的12-13
• 1.2.2 系統(tǒng)工作基本原理13-14
• 1.2.3 本文研究的意義與目標(biāo)14
• 1.3 本文研究主要內(nèi)容及解決的問題14-16
• 2 控制系統(tǒng)理論研究16-32
• 2.1 控制系統(tǒng)16-18
• 2.1.1 控制系統(tǒng)品質(zhì)要求16
• 2.1.2 自動控制系統(tǒng)性能指標(biāo)16-18
• 2.2 PID控制技術(shù)18-26
• 2.2.1 PID控制概述18-20
• 2.2.2 PID控制系統(tǒng)分析20-21
• 2.2.3 數(shù)字PID算法及改進21-22
• 2.2.4 PID控制各個環(huán)節(jié)分析22-24
• 2.2.5 常用PID參數(shù)整定方法24-26
• 2.2.6 PID控制未來發(fā)展26
• 2.3 模糊控制原理26-29
• 2.3.1 模糊控制器的結(jié)構(gòu)組成26-27
• 2.3.2 模糊控制器的設(shè)計方法27-29
• 2.3.3 模糊控制器的局限性及改善方法29
• 2.4 模糊自適應(yīng)PID概述29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 控制對象數(shù)學(xué)分析與控制方案選擇32-36
• 3.1 控制對象數(shù)學(xué)分析32-34
• 3.2 控制方案的確定34-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 4 通信機房溫度模糊PID控制器的設(shè)計及仿真36-54
• 4.1 本系統(tǒng)模糊PID控制器的設(shè)計要求36
• 4.2 本系統(tǒng)模糊PID控制器的設(shè)計36-48
• 4.2.1 確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)及隸屬度函數(shù)36-38
• 4.2.2 確定模糊控制規(guī)則38-45
• 4.2.3 解模糊及確定模糊控制查詢表45-48
• 4.3 MATLAB仿真48-53
• 4.3.1 Simulink工具箱簡介48
• 4.3.2 常規(guī)PID控制算法的Simulink仿真48-50
• 4.3.3 模糊PID控制算法的Simulink仿真50-51
• 4.3.4 變模型及加入干擾后PID與模糊PID仿真比較51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 通信機房溫度調(diào)節(jié)節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計54-70
• 5.1 硬件設(shè)計54-65
• 5.1.1 控制核心簡介54-59
• 5.1.2 系統(tǒng)硬件電源電路設(shè)計59-60
• 5.1.3 溫度采集電路及隔離設(shè)計60-61
• 5.1.4 鍵盤模塊61-62
• 5.1.5 顯示模塊62-63
• 5.1.6 時鐘電路63
• 5.1.7 S12單片機的RS232串行通信電路設(shè)計63-64
• 5.1.8 繼電器驅(qū)動電路64
• 5.1.9 保護電路64-65
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計65-66
• 5.3 抗干擾分析66-67
• 5.4 實驗及數(shù)據(jù)分析67-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻71-74
• 附錄A74-76
• 附錄B76-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-81
• 致謝81-82

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