本文關(guān)鍵詞：基于模糊PID的冷庫蒸發(fā)器過熱度控制的研究

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【摘要】：制冷系統(tǒng)中,過熱度的大小不僅影響著蒸發(fā)器的換熱效率,也影響著系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。過熱度太大會(huì)降低蒸發(fā)器的換熱效率,過熱度太小會(huì)造成壓縮機(jī)的“液擊”現(xiàn)象。本文以我院小型低溫冷庫為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以蒸發(fā)器出口處的過熱度為控制目標(biāo),設(shè)計(jì)了冷庫蒸發(fā)器過熱度自動(dòng)控制系統(tǒng)。由于冷庫蒸發(fā)器的特性會(huì)隨負(fù)荷的變化以及運(yùn)行工況的變化而變化,而傳統(tǒng)PID沒有自適應(yīng)能力,不能根據(jù)這些變化自動(dòng)做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。模糊PID控制器既有模糊控制器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,又有PID控制器較好的穩(wěn)態(tài)性能,因此,本文采用模糊PID控制器對(duì)蒸發(fā)器出口處制冷劑的過熱度進(jìn)行控制。然而在設(shè)計(jì)模糊控制器時(shí),控制器參數(shù)的確定主要依靠操作者的經(jīng)驗(yàn),這樣使得模糊控制器具有一定的主觀性和隨機(jī)性,不能保證控制品質(zhì)達(dá)到最優(yōu)甚至次優(yōu)。本文采用遺傳算法對(duì)控制器的控制規(guī)則、隸屬度函數(shù)、量化因子及比例因子進(jìn)行了優(yōu)化,并以西門子S7-200 PLC為控制器平臺(tái),將遺傳算法優(yōu)化后的模糊PID控制器用于低溫冷庫的蒸發(fā)器過熱度控制系統(tǒng)。本文主要工作有如下幾個(gè)方面:(1)低溫冷庫系統(tǒng)的搭建及蒸發(fā)器過熱度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),將壓縮機(jī)的定頻控制與過熱度的模糊PID控制進(jìn)行了耦合。并通過蒸發(fā)器過熱度對(duì)電子膨脹閥的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn),確定了低溫冷庫蒸發(fā)器過熱度對(duì)電子膨脹閥響應(yīng)的傳遞函數(shù)。(2)采用遺傳算法對(duì)模糊PID控制器進(jìn)行優(yōu)化。為縮小搜索空間以及降低遺傳算法優(yōu)化的盲目性,編寫程序使遺傳算法在各參數(shù)點(diǎn)的附近空間進(jìn)行尋優(yōu)。模糊控制器優(yōu)化后的控制規(guī)則、隸屬度函數(shù)、量化因子及比例因子有了較明顯的改變,通過MATLAB進(jìn)行仿真,結(jié)果表明,經(jīng)遺傳算法優(yōu)化后的模糊PID控制器具有超調(diào)量小、調(diào)節(jié)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。(3)對(duì)控制系統(tǒng)的上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。將遺傳算法優(yōu)化后的控制參數(shù)在PLC數(shù)據(jù)塊里建立查詢表,程序?qū)⒏鶕?jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)通過指針查表得到相應(yīng)的控制參數(shù),實(shí)現(xiàn)了基于西門子S7-200 PLC的參數(shù)自整定模糊PID控制器。(4)在相同的運(yùn)行工況下,分別采用優(yōu)化后的模糊PID和傳統(tǒng)PID對(duì)蒸發(fā)器出口處制冷劑過熱度進(jìn)行控制,驗(yàn)證模糊PID控制器對(duì)低溫冷庫蒸發(fā)器過熱度控制的優(yōu)越性,以及所編的參數(shù)自整定模糊PID程序的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,模糊PID對(duì)蒸發(fā)器過熱度控制的效果較好,超調(diào)量較小,在過熱度設(shè)定值的±0.3℃范圍內(nèi)波動(dòng)。且電子膨脹閥的開度變化較為平緩,有利于降低閥的磨損,具有很好的工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273;TB657

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