摘 要： 在對神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制器的設計中,，利用神經(jīng)網(wǎng)絡對PID控制器參數(shù)kp，ki,，kd的在線整定與調整,，實現(xiàn)對中央空調冷凍水變流量的控制，使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能與控制精度,。
關鍵詞： 神經(jīng)網(wǎng),；PID控制器；中央空調,；變流量
中央空調在整個智能樓宇建筑系統(tǒng)中的能耗比例較大,，約占整個建筑能耗的50%，中央空調節(jié)能措施的研究是我國現(xiàn)階段空調研究的主要方向,。中央空調變水量系統(tǒng)是當實際負荷的改變時,，通過變頻器實現(xiàn)水泵轉速的改變，從而改變系統(tǒng)冷凍水的流量,，實現(xiàn)空調的節(jié)能目標,。
由于中央空調是一個非線性、大滯后,、時變的系統(tǒng),，要想通過PID達到一個良好的控制效果，必須對PID的3個參數(shù)合理選取,。在以往的PID控制變頻調節(jié)中,，PID參數(shù)的整定需在現(xiàn)場調試的過程中不斷地加以調整才能實現(xiàn)良好的控制，在應用上普通的PID調節(jié)很難實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,，而且對工況及環(huán)境變化的適應能力差,。而神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制的中央空調水系統(tǒng)通過不斷的調整權值參數(shù)可對PID參數(shù)kp、ki,、kd進行在線式調整,，可以隨環(huán)境的變化實現(xiàn)對參數(shù)的調整,，對數(shù)學模型要求也不是很高，在穩(wěn)定性和適應能力方面具有良好的性能[1],。
1 中央空調冷凍水二次泵控制方案
本文應用壓差控制來實現(xiàn)中央空調水系統(tǒng)中水泵的變頻,。壓差控制采用冷凍水環(huán)路中離泵最遠的空調用戶端（最不利支路）的壓差與壓差設定值比較的偏差，作為控制器的輸入改變變頻器的值,，控制水泵電機轉速改變流量,，使檢測處的壓差跟隨設定值，滿足系統(tǒng)負荷需要[1],。當房間的負荷降低時,，造成最不利支路上冷凍水電動閥門開度減小，冷凍水的流量減小,，壓差增大,。通過與設定壓差比較，改變二次水泵的轉速,，降低其流速,，使最不利支路上的壓差減小。
2 冷凍水變流量控制器的設計
2.1 神經(jīng)PID控制原理
利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡具有逼近任意非線性函數(shù)的能力,、自學習的能力及非線性映射能力,。將其運用到PID控制調節(jié)中，并根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài),，通過不斷調整權值,、不斷調節(jié)PID控制器的3個參數(shù)，以期達到某種控制規(guī)律下性能指標的最優(yōu)化,。
BP神經(jīng)網(wǎng)絡結構由輸入層,、隱含層、輸出層3層網(wǎng)絡組成,，如圖1所示,。通過隱含層和輸出層活化函數(shù)的計算，使輸出層的神經(jīng)元狀態(tài)對應PID控制器的3個可調參數(shù)kp,、ki,、kd，來實現(xiàn)系統(tǒng)的在線整定[2],。
經(jīng)典增量式控制算法：
2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制器結構
基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的PID控制器的系統(tǒng)結構如圖2所示,，其控制器是由常規(guī)的PID控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡兩部分組成。在控制器中,，常規(guī)的PID控制器與被控對象形成閉環(huán)控制,，通過不斷采集被控對象輸出，使被控對象的輸出趨于穩(wěn)定,，并使系統(tǒng)的誤差趨于零,；神經(jīng)網(wǎng)絡根據(jù)系統(tǒng)誤差值來作為它的輸入,，通過神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習能力和加權系數(shù)的不斷調整，使輸出層神經(jīng)元的輸出對應于控制器的可調參數(shù)kp,、ki,、kd，來調整控制器的輸出,，使系統(tǒng)運行狀態(tài)快速穩(wěn)定,。
通過對Matlab仿真曲線的研究，可以知道基于神經(jīng)網(wǎng)絡PID的中央空調水系統(tǒng)的控制具有良好的穩(wěn)定性和跟隨性,，在40 s后系統(tǒng)基本上處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，并且具有較好的快速性和適應能力,，系統(tǒng)的控制特性和控制精度良好,。
本文利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡具有自學習、自組織能力的特點,，通過設計神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制器來實現(xiàn)對中央空調冷凍水變流量的控制,，實現(xiàn)了系統(tǒng)對PID參數(shù)的在線自整定和優(yōu)化的能力，避免了依靠人工整定PID參數(shù)而導致系統(tǒng)出現(xiàn)大超調,、不穩(wěn)定等現(xiàn)象,。同時該算法具有很強的適應能力，不需要被控對象的精確數(shù)學模型就能使系統(tǒng)具有良好的控制效果,，運行方案是非?？尚械摹Ｔ趯崿F(xiàn)中央空調水系統(tǒng)變流量壓差控制運行的基礎上及對于將來空調節(jié)能的發(fā)展具有廣闊的前景,。
參考文獻
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