自動(dòng)控制技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用
中央空調(diào)是現(xiàn)代商場、酒店、寫字樓等大型建筑內(nèi)不可或缺的必要設(shè)備。其強(qiáng)大的溫度調(diào)節(jié)功能可以在一年四季給人們提供一個(gè)溫度適宜的舒適環(huán)境。然而，中央空調(diào)的能耗和控制問題同樣給人們了帶來了不小的挑戰(zhàn)。
溫室效應(yīng)的影響使得天氣狀況日趨極端，每年的夏季和冬季都是中央空調(diào)大展身手、幫助人們抵御惡劣天氣的時(shí)候，但也是電力消耗劇增，電氣故障爆發(fā)的時(shí)候。由于中央空調(diào)的系統(tǒng)較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)達(dá)不到安全、節(jié)能、環(huán)保的控制目的；而自動(dòng)控技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)很好的效果。目前在中央空調(diào)中應(yīng)用的自動(dòng)控技術(shù)主要有PLC控制系統(tǒng)、智能控制技術(shù)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。
一、中央空調(diào)的PLC控制系統(tǒng)
從繼電器控制系統(tǒng)到直接數(shù)字控制器系統(tǒng)（DOC），直至現(xiàn)在的可編程控制器系統(tǒng)（PLC），中央空調(diào)的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。繼電器控制系統(tǒng)以其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、高功率消耗和高故障率的缺陷逐漸被人們淘汰，而直接數(shù)字控制器則由于不能可靠的抵抗干擾和結(jié)構(gòu)的局限性，被先進(jìn)的可編程控制器系統(tǒng)取代。PLC控制系統(tǒng)可靠性高，編程簡單，抗干擾能力強(qiáng)，已經(jīng)在諸多自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。
中央空調(diào)的工作原理是利用一臺(tái)主機(jī)通過管道連接多個(gè)末端的形式來實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)房間室內(nèi)溫度的調(diào)控，其主要結(jié)構(gòu)組成包括冷凍主機(jī)、冷卻水和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)以及風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管、冷卻塔等。利用自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)的能量自動(dòng)調(diào)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的主要方式，也是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的重要內(nèi)容。變頻調(diào)速是目前中央空調(diào)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的的最有效控制方法。
中央空調(diào)的變頻調(diào)速系統(tǒng)主要組成部分包括水泵機(jī)組、溫度傳感器、PLC、變頻器和主接觸器。其工作原理是利用交流變頻調(diào)速技術(shù)來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于冷卻水和冷凍水流量的控制。
變頻器可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)，從而中央空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)流閥開口可以開至最大，以減少節(jié)流損耗。同時(shí)，冷凍水泵電動(dòng)機(jī)的負(fù)載敏感系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凍水的流量和流速，以使冷凍水有充分的時(shí)間通過風(fēng)機(jī)盤管組件進(jìn)行熱交換，大大降低電動(dòng)機(jī)功率損耗。
利用PLC和變頻器對(duì)中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)的泵組進(jìn)行切換和調(diào)速，可以減少系統(tǒng)的功率損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，同時(shí)也改善了系統(tǒng)的啟動(dòng)和運(yùn)行特性。變頻器的軟啟動(dòng)功能克服了水錘效應(yīng)的不良影響，提高了電動(dòng)機(jī)、接觸器、管道等元件的使用壽命。
二、中央空調(diào)的智能控制技術(shù)
智能控制技術(shù)是自動(dòng)控技術(shù)發(fā)展到高級(jí)階段的產(chǎn)物，融合了控制技術(shù)、信息技術(shù)和人工智能等多種技術(shù)，包括模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等。對(duì)于現(xiàn)代空調(diào)日益復(fù)雜的系統(tǒng)，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)精確、可靠且有效的控制，智能控制技術(shù)因此應(yīng)運(yùn)而生。
1）模糊控制技術(shù)。模糊控制是模糊數(shù)學(xué)、人工智能和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種學(xué)科相互滲透而產(chǎn)生的一種具有很強(qiáng)理論性的控制技術(shù)。模糊控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是模糊集合論、模糊邏輯推理規(guī)則和模糊語言變量，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是其系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)形式，其核心為智能模糊語言控制器。
這種控制系統(tǒng)具有智能性和自學(xué)習(xí)性，并且并不需要建立精確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，適用于復(fù)雜的系統(tǒng)和過程。目前模糊控制已經(jīng)在中央空調(diào)的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)和變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。
利用模糊控制技術(shù)對(duì)空調(diào)回風(fēng)溫度和濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以受到不錯(cuò)的節(jié)能效果。利用溫度傳感器將測得的回風(fēng)溫度信號(hào)輸入到模糊語言控制器中，并與給定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)回水調(diào)節(jié)閥的開度，以實(shí)現(xiàn)控制冷凍水流量的目的，從而使室內(nèi)溫度穩(wěn)定在設(shè)定值。
對(duì)于這個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，新風(fēng)溫度的變化是系統(tǒng)的一個(gè)干擾量，為了提高系統(tǒng)的控制精確性，可以將新風(fēng)溫度傳感器的信號(hào)作為一個(gè)反饋信號(hào)加入到系統(tǒng)中。采用模糊控制的回風(fēng)濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)與回風(fēng)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理相類似。
2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制融合了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和系統(tǒng)控制理論，屬于智能控制的另一個(gè)分支。其原理是模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)的工作方式，以大量簡單的處理單于相互連接，構(gòu)成一種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可分為輸入層、隱含層、和輸出層。
在中央空調(diào)的控制系統(tǒng)中，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代替原來的控制器或辨識(shí)器，就構(gòu)成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。這種控制方式對(duì)于復(fù)雜的、不確定的系統(tǒng)具有良好的控制效果，整個(gè)控制系統(tǒng)可以獲得較高的穩(wěn)定性和動(dòng)靜態(tài)性能。并且對(duì)于變化的環(huán)境有著良好的適應(yīng)性?；谶@些優(yōu)秀的性能，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在中央空調(diào)的控制系統(tǒng)中也得到較多的應(yīng)用。
三、結(jié)論
隨著人類社會(huì)文明的不斷進(jìn)步與發(fā)展，資源消耗與環(huán)境保護(hù)的矛盾日益突出，人們的節(jié)能減排意識(shí)也逐漸提高。而中央空調(diào)所消耗的能量占現(xiàn)代建筑能耗的絕大部分，使得人們對(duì)于中央空調(diào)控制系統(tǒng)的安全性、環(huán)保性和節(jié)能效果提出了更高的要求。自動(dòng)控技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用，極大的改善了中央空調(diào)控制系統(tǒng)的性能。
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