模糊控制在集中供热中的应用研究

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目前,我国北方的城镇居民供暖以集中供热系统为主,其末端多采用散热片。已有的集中供热系统普遍具有自动化水平不高的特点,有些供热系统甚至不设置自控系统,这种现象带来供热不均、能源浪费、居住者舒适度下降等一系列问题。随着自动控制技术的发展和人们对于生活品质要求的不断提高,应开展自动控制在供热系统中的应用研究。目前,区域集中供热系统的自控多采用常规PID控制,区域集中供热系统具有非线性、时变性、干扰性强、控制对象模型不易建立等特点,该控制方式带来的效果往往并不理想。本文在现有研究的基础上,提出了一种智能控制的方法——模糊PID控制,此方法具备了模糊控制和PID控制的优点,本文将其在区域集中供热系统中应用,以期在保证系统供热效果的同时达到节能的目的。文章首先介绍了模糊PID控制,研究了模糊PID控制系统在供热系统应用的可行性。在系统设计时对控制参数进行整定,对模糊语言变量的论域进行选取以及隶属函数的选择,通过对控制参数的限定,以寻求最佳的控制参数,得到最稳定的控制系统响应曲线。对控制元件进行了设计与调试,对单片机、温度传感器、显示屏、步进电机等型号进行选取,并对各控制元件进行了程序编程设计,设计语言为C语言。通过对仿真电路的调试,得到当温度改变时,显示屏实时显示温度变化,步进电机做出正确的正反转动作。在此基础上,本文针对散热器建立了数学模型,对PID控制系统和模糊PID系统进行了仿真设计,并从系统的稳定性、超调量、抗干扰能力等方面来评价系统的优劣,结果表明:与PID控制相比,模糊PID控制都表现出了其系统优越性,更适合在供热系统上应用,有利于系统的稳定运行。本文还考虑到多用户之间的水力失调现象,提出了优先级控制策略,针对多用户进行了仿真实验,通过控制程序设定条件对温控阀进行延迟调控,满足最不利环路上用户的用热需求,提高了能源利用率。本研究可以为区域供暖系统的设计和应用提供有益的参考。
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