1、探析智能控制技術在變風量空調系統中的應用 摘要：在各種空調方式中vav空調系統(變風量空調)有其自身的優點：節能潛力大，控制靈活，可避免冷凍水、冷凝水上頂棚的麻煩等，因此在世界各地得到了廣泛的應用。本文主要介紹了智能控制技術在空調系統中的應用以及變風量空調系統智能控制技術應用前景等問題。 關鍵詞：變風量空調系統；智能控制技術；應用 中圖分類號：tb657.2文獻標識碼： a 文章編號： 一、引言 隨著我國人民生活水平提高，空調技術已在辦公樓、大型商場、宴會廳、會議中心、演播大廳等公共建筑中廣泛應用。空調智能控制系統已經成為樓宇自動控制管理系統（bas）的一個重要組成部分。因此,合理設計一個集節

2、能、舒適、便捷于一體的空調控制方案，滿足不同人的多種需求，同時具有經濟性和高效性和節能性要求有十分重要的現實意義。 變風量空調系統作為全空氣空調系統的一種形式，由單風道定風量空調系統演變而來。相對于定風量空調方式，所謂變風量有兩層含義：一是空調系統的風量可變；二是各空調區域末端的風量可變。因系統的室內空氣品質良好、部分負荷時風機可調速節能和可利用低溫新風冷卻節能以及空調區域溫度可控等特點，廣泛應用于各類辦公、商業建筑等舒適性空調。但由于變風量空調系統對控制的依賴性很大，正確地完成變風量空調系統控制設計是變風量空調系統設計的重點，也是系統成功與否的關鍵。 二、變風量空調系統智能控制技術應用的發展

3、 變風量空調系統區域溫度可控，滿足了個性需求；部分負荷時，采用變頻裝置調節風機轉速，大大減降低了風機能耗；保持定風量空調系統空氣過濾效率高、室內空氣品質好、室內相對濕度低，熱舒適性好的特點；通過改變新風比還可利用室外新風進行自然冷卻，并可實現低溫送風；系統無水管進入空調區域。其突出的優點、性能，深受用戶歡迎。但在實現智能控制上，也經歷一段艱難的實踐摸索過程。最初是采取以下的方法進行“智能”控制的： 2.1變風量末端控制 變風量末端按溫控區設置，每個變風量末端需控制器，由對應溫控區內的室內溫控器控制。控制器是變風量末端裝置控制系統的核心，它將被調量與定值進行比較，得出偏差值，然后參照預先設定的控

4、制規律，調節風閥的開度，是被調量等于或接近于給定值。變風量末端裝置控制器采用連續性控制規律。 2.2系統風量控制 （1）控制原理：空調器ahu的風量控制是變風量空調系統最主要的控制內容之一。本工程選用變定靜壓法控制系統風量。變定靜壓法的控制邏輯：根據各獨立分區的變風量末端裝置控制器提供給中央監控系統的數據，按各分區最大靜壓需求值重新確定靜壓設定值。系統靜壓值盡可能設置得低些，直至某分區的末端裝置調節風閥全開。 變定靜壓法原理圖 （2）靜壓設定點：變定靜壓控制法仍需設置靜壓測定點。由于靜壓設定值可隨時根據需求重新設定，靜壓設定值的大小變得不那么重要，它僅起到初始設定作用。系統靜壓初始設定點應設置

5、在離空調器出口約1/3處的主送風管上。 三、智能控制技術的逐步發展，在變風量空調系統中的新應用 隨著智能控制技術的不斷成熟進步，目前主要分為：分級遞階控制系統，專家控制系統，人工神經網絡控制系統，模糊控制系統，學習控制系統等幾種。 這里主要介紹一下：模糊控制系統 、人工神經網絡控制系統、專家控制系統在變風量空調系統中的應用。 3.1模糊控制 模糊控制是以模糊集理論為基礎，以模糊語言變量和邏輯推理為工具，利用人的知識和經驗，將直覺納入到決策之中的一種智能控制方法。它是利用模糊及理論設計的，無需知道被控對象精確的數學模型，而且模糊算法能夠有效地利用專家所提供的模糊信息和知識，進而能夠處理定義不完善

6、或難以精確建模的復雜過程。三十多年來，模糊控制及其算法在工程領域取得的明顯應用效果，使人們堅信在原有控制理論基礎上納入模糊控制，是解決非線性不確定系統控制問題的有效途徑之一。 模糊模型是用模糊語言和規則描述的一個系統的動態特性及性能指標。實踐證明，它具有如下幾個特點: (l)易于實現對具有不確定性的對象和具有強非線性的對象進行控制；(2)對被控對象特性參數的變化具有較強的抗干擾能力； (3)對于控制系統的干擾具有較強的抑制能力。 模糊控制理論和技術是智能控制領域中非常有前途的一個分支，在工程上也已經獲得了很多成功的應用。1974年，英國學者mamdani利用模糊語言構成的模糊控制器，首次將模糊

7、控制理論應用到蒸汽機和鍋爐的控制中，取得了優于常規調節器的控制品質，標志著模糊控制從理論走向實際應用。1979年，英國學者procrk和mamd耐研究出一種自組織的模糊控制器，標志著模糊控制器智能化程度向高級階段發展。1980年代末期，日本科學家成功地將模糊控制理論運用于消費產品控制和工業控制，在世界范圍內掀起了應用的高潮。 3.2 人工神經網絡 人工神經網絡是由大量神經元處理單元廣泛互連而形成的網絡，是一個高度復雜的非線性動力學系統。它是對人腦功能的抽象和模擬，能夠反映人腦的基本特性，特別適合處理需要同時考慮許多因素和條件的、不精確和模糊的信息處理問題。 智能建筑vav空調(變風量空調)系統

8、就是比較典型的人工神經網絡。vav空調系統的特點是節能潛力大，控制靈活，然而vav系統需要精心設計、施工、調試和管理，否則有可能產生新風不足、氣流組織不好、噪聲偏大、節能效果不好等問題。vav空調系統能否正常運行在很大程度上要依靠控制系統，vav空調系統的控制系統基本上都采用vpt法（變靜壓變溫度法)，機理是由各vav的要求風量計算出系統的要求風量進行前饋控制，同時根據各vav閥位開度和系統送風量靜壓是否滿足，進行反饋控制，控制方式基本上采用多個回路的pid控制，基本結構見圖1所示。由于vav空調系統是一個高度非線性系統，pid控制在面臨復雜的環境時，控制效果很差。因此，運用智能控制方法從全局

9、對系統進行控制，不需要對系統建模，可解決以往控制回路由于耦合帶來的許多控制性能問題。神經網絡控制已經開始運用在vav空調系統中，主要是與pid控制結合，對送風量進行智能控制，獲得了很好的效果。 圖1vav空調機組變靜壓控制原理圖 3.3 專家系統 專家系統是一種人工智能的計算機程序系統，具有相當于某個專門領域的專家的知識和經驗水平，以及解決專門問題的能力，其主要由知識庫和推理機兩個部分組成成。 基于mas的協作智能專家系統，將mas與專家系統相結合，并集成模糊控制、神經網絡等人工智能技術，形成一個優勢互補系統，共同實現分布式中央空調系統的整體優化控制與節能。系統的模型見圖2所示，主體框架基于m

10、as，充分利用agent具有的自主性、自治性、社會性和智能性等特性，實現系統資源全局共享和協調控制，從而較好地解決了中央空調系統分解和協調控制的問題。每個子系統由相應的子agent進行控制，對于易于建模的子系統，在構造子agent的反應模塊和規劃模塊時，采用常規的控制方式；對于難于建模，動態特性變化較大的子系統，通過集成模糊控制、神經網絡控制等人工智能技術來設計模塊，實現局部子系統的智能控制。將該控制器應用于恒溫恒濕空氣調節中央監控系統后取得了良好的控制效果。 圖2mas智能專家系統的模型結構 4、 變風量空調系統智能控制技術應用前景 在八十年代末期我國出現的首批智能建筑中曾經采用過vav 系

11、統，但由于建設過程和使用過程中的種種問題，有些工程兩三年后使用單位即取消了變風量系統的運行方式，相應的自控設備也拆除了，這使得變風量系統的優點沒有發揮出來，變風量系統附加的投資也成了泡影。近年來，工程師又把目光轉向了變風量系統，在作者看來，主要原因無非有兩個：一是目前國內的定風量系統和風機盤管系統暴露出一些缺點，例如定風量系統和風機盤管系統改擴建較麻煩，不能滿足當前發展的需要；二是變風量系統具有較好的節能性能，空調歷來是個能耗大戶，而其中風機能耗占較大一部分，因此人們也希望采用變風量系統來實現技能，從而降低相關費用。 但是盡管變風量空調系統與風機盤管加新風系統相比有很強的技術優勢，我們至今也未

12、能實現普及，這其中的原因除了技術觀念、設計、施工等因素外，設備國產化率低是一個重要原因。vav 系統的關鍵設備如變風量末端裝置，變頻器和vav控制系統目前全部依賴進口，其價格和稅收使廣大中小業主望而生畏，智能控制理論正是針對被控對象及其環境和任務的非線性和不確定性提出來的。在vav空調系統的控制領域應當具有廣闊的前景，因此研究和開發技術先進，價格合理的國產化變風量末端裝置，變頻器和vav智能控制系統具有廣闊的應用前景和應用價值。 5 結束語 在能源日益缺乏、環保問題日益嚴重的今天，發展綠色建筑、智能建筑是大勢所趨，只有這樣才能既滿足人們對建筑不斷增長的功能要求，又能最大限度地節約資源，降低能耗，減少污染。本論述分析了模糊控制、神經網絡、專家系統等智能控制技術在智能建筑空調系統的應用。研究表明，智能控制技術是智能建筑發展的一個重要方向，能夠提供