基于WLAN與單神經(jīng)元自適應PID的空調系統設計

摘要：為解決傳統空調系統中布線(xiàn)帶來(lái)的不便及傳統PID控制適應性、魯棒性差的問(wèn)題，設計出一種將WLAN技術(shù)和單神經(jīng)元自適應PID控制算法相結合的空調系統。與傳統的空調系統相比較，該系統利用WLAN技術(shù)實(shí)現系統的靈活性、可移動(dòng)性，降低以往布線(xiàn)所需消耗的人力物力，運用單神經(jīng)元自適應PID控制算法，使系統獲得無(wú)靜差、無(wú)超調、魯棒性強等優(yōu)點(diǎn)。研究結果表明，將兩者結合后，原來(lái)空調系統存在的問(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PID控制；空調系統；魯棒性

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

1 空調系統控制原理
控制原理：通過(guò)新、回風(fēng)道內設置的溫濕度傳感器分別檢測新風(fēng)、回風(fēng)的溫濕度，經(jīng)過(guò)單元控制器的計算比較，確定系統空氣處理機的運行工況，并輸出相應的信號控制新／回風(fēng)及排風(fēng)風(fēng)閥的開(kāi)度比例，并調節新回風(fēng)混合比，達到節能的目的。在風(fēng)道內設有防凍開(kāi)關(guān)，當風(fēng)溫低于設定溫度時(shí)，切斷風(fēng)機電路停止風(fēng)機運行，并通過(guò)與新風(fēng)入口風(fēng)閥執行器的連鎖，關(guān)閉新風(fēng)閥。同時(shí)由現場(chǎng)控制器輸出報警信號。本文主要研究的是對溫濕度的控制問(wèn)題。

2 硬件設計
本系統包括3大部分：主機(含數據庫)，現場(chǎng)控制部分和WLAN控制部分，其中硬件設計包括WLAN控制模塊的設計和現場(chǎng)控制器及其外圍電路設計兩部分。WLAN控制模塊是該系統的核心部分，負責主機與控制器之間信息的傳輸。系統結構如圖1所示。

現場(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，從傳感器測得的相應數值將定期發(fā)送到無(wú)線(xiàn)控制模塊交主控機處理?？刂破鞑捎肞ID等算法對空調末端組各種閥門(mén)進(jìn)行控制，并負責各采樣點(diǎn)的溫濕度采樣值的顯示與上傳。
現場(chǎng)控制器的設計主要包括：AT89S52單片機、輸入、輸出電路，4x4點(diǎn)陣鍵盤(pán)電路，存儲器擴展電路，字符液晶或數碼管顯示電路，掉電保護電路及上下限保護電路等。其結構圖如圖2所示。