基于WLAN與單神經(jīng)元自適應(yīng)PID的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：為解決傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中布線帶來(lái)的不便及傳統(tǒng)PID控制適應(yīng)性、魯棒性差的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一種將WLAN技術(shù)和單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比較，該系統(tǒng)利用WLAN技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活性、可移動(dòng)性，降低以往布線所需消耗的人力物力，運(yùn)用單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法，使系統(tǒng)獲得無(wú)靜差、無(wú)超調(diào)、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。研究結(jié)果表明，將兩者結(jié)合后，原來(lái)空調(diào)系統(tǒng)存在的問(wèn)題基本解決，而且性能得到了明顯改善。
關(guān)鍵詞：WLAN技術(shù)；單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制；空調(diào)系統(tǒng)；魯棒性

近幾年來(lái)，智能建筑(Intelligence Building)在我國(guó)得到了很大的發(fā)展。在智能建筑中，樓宇自控系統(tǒng)(Building AutomationSystem，BAS)占有主導(dǎo)地位，而在樓宇自控系統(tǒng)中空調(diào)控制系統(tǒng)扮演著極其重要的角色。本文針對(duì)目前空調(diào)系統(tǒng)中存在的布線施工周期長(zhǎng)、有線網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性且人力物力資源消耗大等問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際課題，提出了WLAN技術(shù)代替原有的RS485總線及Lonworks總線等總線方案，將上位機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊傳送信息的集散系統(tǒng)，使之減少了布線的環(huán)節(jié)，增加了系統(tǒng)的靈活性，降低了安裝費(fèi)用，并獲得了系統(tǒng)重新布置時(shí)的可移動(dòng)性。針對(duì)溫濕度大滯后性的特性以及目前傳統(tǒng)PID控制難以滿足快速性、無(wú)超調(diào)、無(wú)靜差、抗干擾和魯棒性強(qiáng)等多方面的要求，運(yùn)用了單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法，改善系統(tǒng)的控制性能。

1 空調(diào)系統(tǒng)控制原理
控制原理：通過(guò)新、回風(fēng)道內(nèi)設(shè)置的溫濕度傳感器分別檢測(cè)新風(fēng)、回風(fēng)的溫濕度，經(jīng)過(guò)單元控制器的計(jì)算比較，確定系統(tǒng)空氣處理機(jī)的運(yùn)行工況，并輸出相應(yīng)的信號(hào)控制新／回風(fēng)及排風(fēng)風(fēng)閥的開(kāi)度比例，并調(diào)節(jié)新回風(fēng)混合比，達(dá)到節(jié)能的目的。在風(fēng)道內(nèi)設(shè)有防凍開(kāi)關(guān)，當(dāng)風(fēng)溫低于設(shè)定溫度時(shí)，切斷風(fēng)機(jī)電路停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，并通過(guò)與新風(fēng)入口風(fēng)閥執(zhí)行器的連鎖，關(guān)閉新風(fēng)閥。同時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)控制器輸出報(bào)警信號(hào)。本文主要研究的是對(duì)溫濕度的控制問(wèn)題。

2 硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)包括3大部分：主機(jī)(含數(shù)據(jù)庫(kù))，現(xiàn)場(chǎng)控制部分和WLAN控制部分，其中硬件設(shè)計(jì)包括WLAN控制模塊的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)控制器及其外圍電路設(shè)計(jì)兩部分。WLAN控制模塊是該系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)主機(jī)與控制器之間信息的傳輸。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

現(xiàn)場(chǎng)控制部分由帶串口(RS232或RS485接口)的控制器及其外圍電路、溫濕度傳感器等組成，從傳感器測(cè)得的相應(yīng)數(shù)值將定期發(fā)送到無(wú)線控制模塊交主控機(jī)處理。控制器采用PID等算法對(duì)空調(diào)末端組各種閥門(mén)進(jìn)行控制，并負(fù)責(zé)各采樣點(diǎn)的溫濕度采樣值的顯示與上傳。
現(xiàn)場(chǎng)控制器的設(shè)計(jì)主要包括：AT89S52單片機(jī)、輸入、輸出電路，4x4點(diǎn)陣鍵盤(pán)電路，存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，字符液晶或數(shù)碼管顯示電路，掉電保護(hù)電路及上下限保護(hù)電路等。其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。