1、<p>　　變頻空調(diào)電氣控制設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒 論4</b></p><p>　　1.1 實(shí)訓(xùn)背景來源及其探究意義4</p><p>　　1.2 空調(diào)器控制技術(shù)發(fā)展概況5</p><p>　　1.

2、2.1 在空調(diào)器控制技術(shù)發(fā)展概況5</p><p>　　1.2.2 變頻空調(diào)器的產(chǎn)生與發(fā)展7</p><p>　　1.2.3 模糊控制技術(shù)的發(fā)展及研究動(dòng)態(tài)8</p><p>　　1.3 用主要設(shè)計(jì)內(nèi)容9</p><p>　　第 2 章 方案論證10</p><p>　　2.1 空調(diào)器電控系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案10&

3、lt;/p><p>　　2.2 空調(diào)器壓縮機(jī)控制方案10</p><p>　　2.2.1 變頻調(diào)速的基本方式12</p><p>　　2.2.2 寬脈調(diào)控控制策略13</p><p>　　2.2.3 實(shí)現(xiàn)手段14</p><p>　　2.3 溫度控制方案選擇15</p><p>　　2.4

4、 本章小結(jié)16</p><p>　　第 3 章 變頻空調(diào)器電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.1 電控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)17</p><p>　　3.2 室內(nèi)機(jī)組設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.2.1 紅外遙控器信號(hào)的接受18</p><p>　　3.2.2 風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)的控制19</p>

5、<p>　　3.2.3 室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)的調(diào)速控制19</p><p>　　3.3 室外機(jī)組設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.3.1 室外風(fēng)扇電機(jī)控制電路21</p><p>　　3.3.2 電流檢測(cè)電路22</p><p>　　3.3.3 輔助電源設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.3.4 變頻電路的設(shè)

6、計(jì)與控制24</p><p>　　3.3.5 室外機(jī)軟件的編制25</p><p>　　3.4 溫度檢測(cè)電路25</p><p>　　3.5 變頻電路設(shè)計(jì)27</p><p>　　3.6 本章小結(jié)28</p><p>　　第 4 章 模糊控制器的設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.1

7、模糊控制的基本原理29</p><p>　　4.2 變量模糊化30</p><p>　　4.3 模糊控制規(guī)則的確定32</p><p>　　4.3.1 模糊溫度控制器的反模糊化32</p><p>　　4.3.2 模糊控制器的軟件框圖33</p><p>　　4.4 基于模糊推理的自調(diào)器PID控制器34&l

8、t;/p><p>　　4.5 PID控制器參數(shù)自整定原則34</p><p>　　4.6 模糊控制器的仿真36</p><p>　　4.7 本章小結(jié)36</p><p><b>　　結(jié) 論37</b></p><p><b>　　致 謝38</b></p>

9、<p><b>　　參考資料39</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　實(shí)訓(xùn)背景來源及其探究意義</p><p>　　空調(diào)是空氣調(diào)節(jié)器的簡稱，它的作用是通過空調(diào)器對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行處理，使它的溫度、濕度、氣流速度和潔凈度達(dá)到所需的要求，為人們提供舒適生活條件和為生產(chǎn)工藝提供一定的

10、環(huán)境條件服務(wù)。</p><p>　　空調(diào)器一般有冷風(fēng)型空調(diào)器、電熱冷風(fēng)型空調(diào)器、熱泵型空調(diào)器幾種。冷風(fēng)型空調(diào)器只能用于降溫調(diào)節(jié)；電熱冷風(fēng)型空調(diào)器一般是在原冷風(fēng)型空調(diào)器上進(jìn)行局部改進(jìn)，增加電熱部分而成；熱泵型冷熱兩用空調(diào)是目前普遍采用的空調(diào)器。制冷循環(huán)中，低溫低壓的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器處吸收熱量而汽化，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成為高壓、高溫氣體，在冷凝器內(nèi)散熱冷凝成液態(tài)制冷劑，然后又經(jīng)毛細(xì)管(或膨脹閥)降壓節(jié)流成為低壓、低溫狀態(tài)

11、，如此反復(fù)循環(huán)，就可將室內(nèi)的熱量排到室外，并通過室內(nèi)的風(fēng)扇將冷卻后的空氣均勻地分布到室內(nèi)。制熱時(shí)，制冷劑的循環(huán)與此相反。</p><p>　　溫度控制技術(shù)是熱泵型冷熱兩用空調(diào)中最主要的控制技術(shù)，一個(gè)完整的溫度控制系統(tǒng)主要包括三部分：溫度傳感器、溫度控制器和溫度調(diào)節(jié)器。</p><p>　　傳統(tǒng)空調(diào)器的溫度控制是通過溫度傳感器感受室內(nèi)溫度變化來控制壓縮機(jī)的運(yùn)行和停止的，風(fēng)扇則在設(shè)定的速度下工

12、作，這會(huì)造成受控環(huán)境溫度變化較大，使人們?cè)谑褂每照{(diào)時(shí)仍不斷感受到冷熱的變化。此外，壓縮機(jī)的ON/OFF控制方式及空調(diào)器自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使室內(nèi)機(jī)的輸出與壓縮機(jī)的輸出相比有一定的滯后性，而且壓縮機(jī)處于全開或全關(guān)狀態(tài)，其制冷(熱)量也對(duì)室內(nèi)溫度有較大影響，這些勢(shì)必影響空調(diào)的溫度控制精度和舒適性。變頻模糊控制空調(diào)器將傳感器測(cè)定的實(shí)際環(huán)境狀態(tài)和空調(diào)系統(tǒng)狀態(tài)與人們所期望達(dá)到的設(shè)定狀態(tài)進(jìn)行比較，通過模糊邏輯控制技術(shù)使空調(diào)器控制系統(tǒng)具有自調(diào)整的智能特性，

13、從而得出最佳的動(dòng)態(tài)控制參數(shù)，并對(duì)空調(diào)器的變頻電源及各執(zhí)行單元實(shí)施控制，使空調(diào)器的工作狀態(tài)隨著人們的要求和環(huán)境狀態(tài)的變化而自動(dòng)變化，始終保持在較合理的狀態(tài)下變頻模糊控制空調(diào)器對(duì)室外機(jī)的要求是，壓縮機(jī)能根據(jù)室內(nèi)需要的冷(熱)量不同，連續(xù)地、動(dòng)態(tài)地、實(shí)時(shí)地調(diào)整其制冷(熱)量。</p><p>　　正由于變頻空調(diào)器具有這些優(yōu)點(diǎn)，世界各國廠商都競相開發(fā)研制，但目前技術(shù)比較成熟的國外廠商的產(chǎn)品普遍存在價(jià)格比較高的問題，而國內(nèi)

14、的變頻空調(diào)技術(shù)尚不夠成熟。由于國外廠商交頻空調(diào)器的技術(shù)封鎖，而近年來工用、商用、民用空調(diào)需求不斷增加，特別是需求成高檔化，所以需要國內(nèi)自行研制性能可靠、運(yùn)行更加平穩(wěn)、功能更強(qiáng)、節(jié)能顯著、噪音小、污染少的</p><p>　　變頻空調(diào)器，并使其能夠進(jìn)入普通消費(fèi)者的家庭，這就是本課題的背景。</p><p>　　本實(shí)訓(xùn)題目自擬。意義在于：</p><p>　　1)傳統(tǒng)的

15、空調(diào)器是當(dāng)溫度達(dá)到所要求的范圍時(shí)就停轉(zhuǎn)，超出范圍時(shí)就重新啟動(dòng)。工作過程中反復(fù)啟停，產(chǎn)生峰值電流，造成污染。采用先進(jìn)可靠的變頻技術(shù)后，可隨時(shí)調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，避免了頻繁的起停，消除壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)的尖峰電流，減少對(duì)電網(wǎng)的污染。</p><p>　　(2)傳統(tǒng)的空調(diào)器不管外界溫度如何，始終保持同一轉(zhuǎn)速。而變頻空調(diào)則采用先進(jìn)的模糊控制技術(shù)，根據(jù)需要改變轉(zhuǎn)速，溫度波動(dòng)小，感覺舒服，運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，降低噪音。</p>

16、<p>　　(3)由于近年來能源供應(yīng)形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，使人們普遍關(guān)注節(jié)約能源，</p><p>　　有效利用能源。變頻式空調(diào)真正符合節(jié)能要求，今后必將取代傳統(tǒng)空調(diào)。</p><p>　　(4)溫度控制器應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可以被廣泛用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等各種領(lǐng)域。</p><p>　　(5)利用模糊控制技術(shù)解決由于控制對(duì)象尺寸變化大、溫度特性差別大出現(xiàn)的

17、不穩(wěn)定狀況。</p><p>　　(6)通過改良控制算法，使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性和控制穩(wěn)定性。</p><p>　　空調(diào)器控制技術(shù)發(fā)展概況</p><p>　　在空調(diào)器控制技術(shù)發(fā)展概況</p><p>　　空調(diào)器的電氣控制技術(shù)是涉及很多學(xué)科在內(nèi)的一項(xiàng)綜合性技術(shù)。從傳統(tǒng)的開關(guān)控制發(fā)展到現(xiàn)在的變頻控制，以及模糊智能技術(shù)的應(yīng)用，空調(diào)器的性能有了很大

18、的提高。</p><p>　　從空調(diào)器的電控系統(tǒng)的發(fā)展上看，可分為繼電器一接觸器控制、分立元件的微電子元件控制和專用微電腦芯片控制三個(gè)階段。</p><p>　　最初，空調(diào)器的控制電路大都采用選擇開關(guān)、繼電器和接觸器組成。風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速由手動(dòng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)直接選擇進(jìn)行控制，轉(zhuǎn)換開關(guān)接通不同的觸點(diǎn)，風(fēng)機(jī)上相應(yīng)的轉(zhuǎn)速繞組就得電；壓縮機(jī)也是由一個(gè)簡單的轉(zhuǎn)換開關(guān)控制電路控制啟停，只是增加了手動(dòng)的調(diào)溫開

19、關(guān)和冷熱切換開關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在制冷位置時(shí)，由調(diào)溫開關(guān)控制壓縮機(jī)的得電與失電，進(jìn)行制冷；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在制熱位置時(shí)，由調(diào)溫開關(guān)控制電加熱器的得電與失電，進(jìn)行制熱。所以，這種控制方式功能簡單，而且使用起來不太方便。</p><p>　　20世紀(jì)90年代初，在繼電器--接觸器控制線路的基礎(chǔ)上利用電子技術(shù)，發(fā)展了采用集成電路和分立元件相結(jié)合的電控線路，這種電控系統(tǒng)中，壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等負(fù)載仍采用繼電器—接觸器供電方式。而其控制部

20、分則采用集成電路和分立元件相結(jié)合的方式組成控制電路，用弱電控制。增加了電子溫度控制、自動(dòng)除霜、3分鐘延時(shí)、過欠壓保護(hù)及制冷系統(tǒng)壓力開關(guān)保護(hù)等功能，使空調(diào)器的自動(dòng)控制功能大大提高，工作更為可靠。并且增強(qiáng)了電氣保護(hù)功能，如壓力控制器，當(dāng)排氣壓力過高或吸氣壓力過低時(shí)，壓力控制器斷開接點(diǎn)，迫使交流接觸器線圈斷電，使壓縮機(jī)停止工作：熱繼電器起過負(fù)荷保護(hù)作用，確保壓縮機(jī)不會(huì)因過流而損壞。電子溫控板通過熱敏電阻對(duì)溫度進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換成電壓值，并通過電壓

21、比較器與溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，電壓比較器通過放大電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器，從而控制壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　目前先進(jìn)的空調(diào)器己普遍采用微電腦控制技術(shù)，微電腦在空調(diào)器上的應(yīng)用，使空調(diào)器不但實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，而且還實(shí)現(xiàn)了智能化控制，使空調(diào)器的功能有了更大的增加，操作更為簡單，舒適程度進(jìn)～步提高。微電腦內(nèi)部</p><p>　　有微處理器)，微處理器中的中央處理器具有數(shù)據(jù)處理能力(如算數(shù)運(yùn)算

22、、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理等)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的軟件功能。MPU內(nèi)部還含有其它一些功能電路，如A/D轉(zhuǎn)換(模數(shù)轉(zhuǎn)換)電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、SCI(串行通信接口)、PIO(并行接口電路)、顯示器(LED或LCD)驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制輸出電路(PWM)等?？照{(diào)器微電腦控制框圖如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1空調(diào)器微電腦控制框圖</p><p>　　從最初的繼電器一接觸器控制、分立

23、的電子元件控制到現(xiàn)在的微電腦控制，對(duì)空調(diào)器的控制趨向操作簡易、功能多樣化。同時(shí)由于紅外遙控器的使用，使操作更簡單，以及模糊控制理論的應(yīng)用，使空調(diào)性能越來越可靠，感覺越來越舒適。 </p><p>　　變頻空調(diào)器的產(chǎn)生與發(fā)展</p><p>　　傳統(tǒng)空調(diào)器采用開關(guān)控制方式，利用異步交流電機(jī)控制壓縮機(jī)進(jìn)行制冷或制熱，這種控制方式有很多缺點(diǎn)和不足：空調(diào)器保持恒溫所采用的措施是利用簡單的感溫裝置

24、來控制溫度。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，使壓縮機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間之后，由于外部影響使室溫再度升高時(shí)，再接通壓縮機(jī)電路肩動(dòng)壓縮機(jī)制冷。這樣，壓縮機(jī)工作于開關(guān)狀態(tài)，頻繁的起停造成了空調(diào)</p><p>　　器的制冷(制熱)的不連續(xù)，室溫有較大的變動(dòng)差，因此普通空調(diào)使用起來缺乏舒適感：空調(diào)器工作過程中反復(fù)啟停，對(duì)壓縮機(jī)損害較大，產(chǎn)生沖擊電流，造成對(duì)電網(wǎng)的污染，會(huì)影響到其它用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；而且處于開關(guān)工作狀態(tài)壓縮機(jī)耗

25、電量較大。所以近年來出現(xiàn)了變頻空調(diào)，采用了變頻驅(qū)動(dòng)的空調(diào)器具有溫控精度高、環(huán)境舒適、節(jié)約電能、減小對(duì)電網(wǎng)和壓縮機(jī)的沖擊等優(yōu)點(diǎn)。變頻式空調(diào)器的工作原理是通過改變壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的電源頻率來達(dá)到調(diào)節(jié)壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制空調(diào)器制冷(制熱)功率的目的。當(dāng)室內(nèi)需要急速降溫或急速升溫，或室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷加大時(shí)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速可加快，制冷功率(制熱功率)按比例增加；相反，在一般情況下，當(dāng)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷減少時(shí)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速可正常運(yùn)轉(zhuǎn)或減速；在空調(diào)器開機(jī)時(shí)，室內(nèi)溫

26、度與設(shè)定的溫度偏離較大時(shí)，變頻以高于工頻的頻率供電，保證空調(diào)器快速啟動(dòng)，可以使室溫快速達(dá)到設(shè)定值。而當(dāng)室內(nèi)溫度與預(yù)設(shè)溫度接近時(shí)，變頻器自動(dòng)保持壓縮機(jī)低速運(yùn)行以保持恒溫。因此，隨著季節(jié)和晝夜的變化，空調(diào)器的變速運(yùn)轉(zhuǎn)即可以節(jié)能又可保證房間內(nèi)舒適。因壓縮機(jī)采用了比單相電機(jī)效率更高的三相電機(jī)，且壓縮機(jī)長時(shí)間不問斷運(yùn)行，避免了頻繁啟動(dòng)造成的損耗，所以變頻</p><p>　　變頻式空調(diào)改善了傳統(tǒng)空調(diào)器的不足，變頻式空調(diào)集微

27、電子技術(shù)與新制冷技術(shù)為一體，能效比高、調(diào)溫快、節(jié)能顯著，特別是應(yīng)用了模糊控制技術(shù)，顯出更加突出的優(yōu)勢(shì)。為了滿足廣大用戶的需要和激烈的市場(chǎng)競爭，國內(nèi)外各廠商的空調(diào)器在花色品種、多種功能、微電子控制和高效節(jié)能上也有了很大的進(jìn)步。空調(diào)器目前的發(fā)展趨勢(shì)主要有：自動(dòng)控制性能的改善，利用模糊控制理論，自動(dòng)按照室內(nèi)外環(huán)境和用戶的需要，調(diào)節(jié)房間的溫濕度；冷熱兩用，提高制冷(熱)能力，加快房間的制冷(熱)速度；改善氣流和凈化空氣：使運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，降低噪音

28、。除變頻功能外，目前還出現(xiàn)了更高一檔的附加功能，如衛(wèi)星傳感紅外線探測(cè)器功能，反映人體表面溫度參數(shù)；采用電話遙控開停運(yùn)行控制；模仿自然風(fēng)三維供風(fēng)方式；有的空調(diào)帶有人體感知器，可跟據(jù)室內(nèi)人員的多少及活動(dòng)量的大小，然后通過風(fēng)向控制閥調(diào)節(jié)合適的風(fēng)向及風(fēng)速，同時(shí)可根據(jù)人體的活動(dòng)量來調(diào)節(jié)室溫。</p><p>　　模糊控制技術(shù)的發(fā)展及研究動(dòng)態(tài)</p><p>　　空調(diào)器室溫控制這種對(duì)象尺寸變化大、溫度

29、特性差別大的情況，使用傳統(tǒng)的PID控制方法不能取得良好的控制效果。如采用模糊控制技術(shù)對(duì)空調(diào)器進(jìn)行控制就能取得很好的控制效果。模糊控制器是一種語言控制器，有很強(qiáng)的魯棒性和控制穩(wěn)定性。同采用PID控制的變頻空調(diào)相比，模糊控制空調(diào)器具有省電、噪音低和舒適度高等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的市場(chǎng)前景。</p><p>　　模糊控制的概念是美國加利福尼亞大學(xué)著名教授扎德在70年代初提出的，20多年來已取得了重大的發(fā)展，應(yīng)用范圍發(fā)展到從工

30、業(yè)控制到家用電器等各領(lǐng)域。模糊邏輯控制思想適用于理論和經(jīng)驗(yàn)性推理，通常用于與人類判斷和感覺有關(guān)的控制問題、非線性問題、以及難于建立數(shù)學(xué)模型的控制系統(tǒng)。模糊邏輯是一種近似推理邏輯，它使機(jī)器具有人類思維若干特點(diǎn)。能夠根據(jù)一系列模糊知識(shí)和語句做出決定、判斷和決議。模糊邏輯系統(tǒng)對(duì)控制器的描述采用的是模糊語言，而不是數(shù)學(xué)方程式。模糊控制可以采用控制專家的復(fù)雜而獨(dú)到的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)，推導(dǎo)出適當(dāng)?shù)目刂戚敵觥Ｄ：壿嬁刂撇幌窦兇獾臄?shù)學(xué)模型那樣精確，但它更容

31、易制作、理解和修改。</p><p>　　近年來，日本興起了模糊控制熱，目前模糊控制已廣泛地應(yīng)用到模糊電飯煲、 模糊洗衣機(jī)、模糊微波爐、模糊空調(diào)機(jī)、模糊吸塵器等家用電器。并且受到了歡迎。這些產(chǎn)品的明顯優(yōu)勢(shì)是功能提高、操作簡便、節(jié)能效果顯著。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，模糊邏輯和模糊控制技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來越多，越來越廣泛。</p><p>　　模糊控制作為智能控制家族中的一員，其發(fā)展前景是廣闊的。近年

32、來研究的三要內(nèi)容是模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及兩者結(jié)合的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面。模糊控制發(fā)展至今，每年世界上都要發(fā)表相關(guān)論文約1000篇，其中大部分研究多是在中國和日本完成的，小部分在歐洲。模糊邏輯商業(yè)化最成功的是日本，日本的國際貿(mào)易和工業(yè)部已經(jīng)建立了兩個(gè)主要研究機(jī)構(gòu)，一個(gè)是國際模糊工程研究實(shí)驗(yàn)室；另一個(gè)是模糊邏輯系統(tǒng)研究所。美國工業(yè)界在近幾年不少公司像Eaton、GE、HP、Rockwell等，有的已經(jīng)推出，有的正在推出模糊邏輯產(chǎn)品。從大量熱

33、心用戶對(duì)Motorola模糊邏輯處理軟件的反映情況來看，越來越多的人和公司認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)價(jià)值。</p><p><b>　　主要設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　本實(shí)訓(xùn)的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一種冷熱兩用的熱泵型分體式房間變頻空調(diào)的模糊溫度控制器，包括控制電路的設(shè)計(jì)，模糊PID設(shè)計(jì)控制器，變頻控制器的設(shè)計(jì)及仿真。</p><p>　　根據(jù)本課題

34、任務(wù)，將完成以下研究內(nèi)容：</p><p>　　1、壓縮機(jī)變頻控制主電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2、MB89P857實(shí)現(xiàn)整個(gè)溫度控制器硬件電路</p><p>　　3、模糊PID設(shè)計(jì)控制器</p><p>　　4、系統(tǒng)的MATLAB仿真試驗(yàn)</p><p><b>　　方案論證</b></

35、p><p>　　空調(diào)器電控系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案</p><p>　　變頻空調(diào)由壓縮機(jī)、室內(nèi)蒸發(fā)器、室外冷凝器、電磁四通閥、風(fēng)扇和變頻器及電氣控制系統(tǒng)等組成。分成室內(nèi)機(jī)組和室外機(jī)組兩部分，室內(nèi)、外機(jī)組各用一個(gè)單片機(jī)進(jìn)行控制，通過信號(hào)線進(jìn)行通信，以傳遞和交換信號(hào)。本章主要對(duì)壓縮機(jī)電機(jī)的變頻控制和室溫的模糊控制方案進(jìn)行分析。</p><p>　　室內(nèi)的遙控器發(fā)出的信號(hào)(紅外信號(hào))由

36、室內(nèi)機(jī)組的單片機(jī)接收，室內(nèi)溫度傳感器、室內(nèi)蒸發(fā)器溫度傳感器的信號(hào)也發(fā)送到室內(nèi)單片機(jī)，單片機(jī)通過相應(yīng)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算發(fā)出控制指令，通過室外單片機(jī)對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、室外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和四通閥的開關(guān)進(jìn)行控制。這樣，室內(nèi)機(jī)組和室外機(jī)組相配合，發(fā)出連續(xù)的控制信號(hào)使空調(diào)器的所有運(yùn)轉(zhuǎn)功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。</p><p>　　室外機(jī)組的單片機(jī)把室內(nèi)機(jī)組的單片機(jī)送來的控制信號(hào)進(jìn)行分析，室外溫度傳感器、室外冷凝器溫度傳感器、壓縮機(jī)排氣溫度傳感器

37、的信號(hào)也發(fā)送到室外單片機(jī)，單片機(jī)通過運(yùn)算對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，從而達(dá)到制冷或制熱能力的調(diào)節(jié)，并且對(duì)室外風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)、電磁四通閥進(jìn)行切換控制，對(duì)各種安全電路予以監(jiān)測(cè)。</p><p>　　空調(diào)器壓縮機(jī)控制方案</p><p>　　電氣控制系統(tǒng)是通過對(duì)壓縮機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)空氣調(diào)節(jié)的。壓縮機(jī)是空調(diào)器的心臟，是推動(dòng)制冷劑在系統(tǒng)中不斷循環(huán)的動(dòng)力?？照{(diào)器用的壓縮機(jī)一般為活塞式壓縮機(jī)，活塞式壓縮機(jī)主要有往復(fù)

38、式、旋轉(zhuǎn)式和渦旋式等。20世紀(jì)80年代中期市場(chǎng)上往復(fù)式壓縮機(jī)居多，近年來旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)發(fā)展迅速，已占主要地位。相對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)，旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)具有效率高、可靠性好、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小。渦旋式，壓縮機(jī)是一種新型壓縮機(jī)，獨(dú)特的渦旋結(jié)構(gòu)使它具有效率高、扭矩變化小、振動(dòng)小、噪音低、零件少、體積重量小的優(yōu)點(diǎn)，顯示出較大的優(yōu)越性。</p><p>　　目前絕大多數(shù)中、小型空調(diào)器采用蒸發(fā)一壓縮循

39、環(huán)制冷系統(tǒng)，從對(duì)壓縮機(jī)的控制上有CCTXV、CCOT和VDOT三類系統(tǒng)。采用熱力膨脹閥來控制制冷劑流量的制冷系統(tǒng)稱為CCTXV系統(tǒng)，這種系統(tǒng)對(duì)壓縮機(jī)實(shí)行通斷控制。</p><p>　　CCOT(Cycling Clutch Orifice Tube)系統(tǒng)：與CCTXV系統(tǒng)相同，也采用“通斷控制”，只是阻尼節(jié)流元件采用節(jié)流孔管，與CCTXT系統(tǒng)相比，它能充分發(fā)揮蒸發(fā)器的熱效率，有效防止液擊，簡化系統(tǒng)，降低成本，但采

40、用氣液分離罐，使體積變大。</p><p>　　以上兩種系統(tǒng)都采用了壓縮機(jī)的通斷調(diào)節(jié)，通斷調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速不能調(diào)節(jié)，時(shí)停時(shí)起，對(duì)壓縮機(jī)的運(yùn)行很不利，易損傷機(jī)件，降低壽命，溫度波動(dòng)較大。VDOT(Variable Displacement Orifice Tube)系統(tǒng)：這種系統(tǒng)采用可變排量的壓縮機(jī)，配以減壓固定阻尼元件節(jié)流孔管，稱為可變排量膨脹管節(jié)流系統(tǒng)。它是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)連續(xù)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。變排量壓縮機(jī)的特點(diǎn)是能

41、根</p><p>　　據(jù)吸氣壓力的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，改變制冷劑流量以適應(yīng)蒸發(fā)器熱負(fù)荷的變化，使蒸發(fā)溫度保持不變。它超越了熱力膨脹閥的調(diào)節(jié)作用，調(diào)節(jié)范圍更廣。</p><p>　　VDOT系統(tǒng)的控制方式正是變頻控制的思路。其特點(diǎn)如下：</p><p>　　(1)降低能耗。VDOT控制的是制冷劑的排出量，屬主動(dòng)調(diào)節(jié)。冷凝壓力隨排量變化，壓縮機(jī)不會(huì)因克服多余的壓力而白做功，

42、對(duì)壓縮機(jī)的連續(xù)供電也比斷續(xù)供電要省電。(2)送風(fēng)溫度波動(dòng)小，提高舒適性。(3)保護(hù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，延長機(jī)械壽命。消除運(yùn)動(dòng)部件起、停時(shí)產(chǎn)生的慣性力沖擊。</p><p>　　本空調(diào)采用排氣量可變的雙轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，廣泛應(yīng)用于空調(diào)器中?？照{(diào)器的制冷或制熱能力一般用壓縮機(jī)的排氣量來衡量，旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的理論排氣量為。</p><p><b>　?。?-1）</b></p&g

43、t;<p>　　式中：H一氣缸長度或高度(m)；</p><p>　　A一氣缸工作面積(m2)：</p><p>　　n一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速(r／min)。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)由于考慮氣缸結(jié)構(gòu)和效率等因素的影響，其實(shí)際排氣量是理論排氣量和排氣系數(shù)的乘積。</p><p><b>　?。?-2）</b>

44、</p><p>　　式中，λ一壓縮機(jī)排氣系數(shù)。</p><p>　　由此可見，旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的排氣量和壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比的關(guān)系。這就是變頻空調(diào)能夠通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)空調(diào)器的制冷或制熱能力的原</p><p><b>　　理。</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的核心是交流異步電動(dòng)機(jī)，變頻空調(diào)器控制的核心就是采

45、用變頻技術(shù)對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行調(diào)速，從而調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的制冷(熱)功率。80年代以來，隨著交流電機(jī)調(diào)速控制理論、電力半導(dǎo)體器件、脈沖寬度調(diào)制、以微處理機(jī)為核心的全數(shù)字化變頻控制等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，使交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)成為一種典型的機(jī)電一體化設(shè)備。在過去十幾年中用得較多的變頻調(diào)速系統(tǒng)是轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制和轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制，在一定程度上滿足了工業(yè)應(yīng)用中的要求，如風(fēng)機(jī)、水泵等。變頻技術(shù)的性能的提高及體積的減小為其在空調(diào)器中的應(yīng)用提供了可能。</p

46、><p>　　本系統(tǒng)的負(fù)載是空調(diào)器的壓縮機(jī)，壓縮機(jī)可看作是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。由于空調(diào)器壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是為了進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，并不要求太高的調(diào)速精度，為了結(jié)構(gòu)上的簡便，本變頻調(diào)速系統(tǒng)決定采用轉(zhuǎn)速開環(huán)的控制方式。本節(jié)針對(duì)這些特性從逆變器主回路、變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性、變頻調(diào)速的控制方式及脈寬調(diào)制的控制策略的角度選擇壓縮機(jī)控制方案。</p><p><b>　　變頻調(diào)速的基本方式</b>

47、</p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速時(shí)，應(yīng)盡可能使氣隙磁通保持為額定磁通。要保持磁通恒定，在調(diào)節(jié)定子頻率時(shí)就必需同時(shí)改變定子的端電壓。即當(dāng)增大定子頻率時(shí)必需同時(shí)使定子電壓成比例地增加，否則氣隙磁通降低；當(dāng)降低定子頻率時(shí)，必需同時(shí)使定子電壓成比例地降低，否則將超過飽和磁通密度而導(dǎo)致勵(lì)磁電流過大，使損耗增加甚至損壞電機(jī)。也就是說，對(duì)電機(jī)供電的變頻電源一般要求兼有調(diào)壓和調(diào)頻兩種功能，根據(jù)定子電壓V和定子頻率f的不

48、同比例關(guān)系，將有不同的變頻調(diào)速控制方式，因?yàn)閴嚎s機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，選擇具有低頻電壓補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制方式比較適合于壓縮機(jī)電機(jī)控制。它不需要轉(zhuǎn)速閉環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，也沒有大量的復(fù)雜計(jì)算，其調(diào)速性能可滿足要求。</p><p>　　恒壓頻比控制方式是保持等于常數(shù)的比例控制方式。在異步電機(jī)中外加電源若為V，定子產(chǎn)生的反電勢(shì)則為</p><p><b>　?。?-3)</b><

49、;/p><p>　　如果略去S定子阻抗壓降，則有</p><p><b>　?。?-4)</b></p><p>　　式中F(s)一定子頻率(Hz)；</p><p>　　N(s)一定子每相繞組的匝數(shù)</p><p>　　K(0)一比例系數(shù)；</p><p>　　Ф(m)一氣隙

50、磁通(WB)。</p><p>　　由公式可知，為保持氣隙磁通近似不變,在調(diào)節(jié)定子頻率的同時(shí)必需正比例地調(diào)節(jié)定子外加電壓Vs,使</p><p><b>　?。?-5)</b></p><p>　　按照上述=常數(shù)的恒壓頻比控制方式下，在低頻時(shí)由于定子電阻屆的壓降占的比重增加，即使在轉(zhuǎn)差頻率正，很小的情況下，也無法使電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩％保持恒定。L要

51、隨頻率的下降而減小，在低頻時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也很小，甚至不能帶動(dòng)負(fù)載。因此，嘣=常數(shù)的恒壓頻比控制方式只適用于調(diào)速范圍不寬或負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速下降而減小的場(chǎng)合，如風(fēng)機(jī)、泵類等負(fù)載，對(duì)調(diào)速范圍寬的恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載，則希望在整個(gè)調(diào)速范圍中維持定。</p><p>　　為了保證T不變，隨著‘的降低必需適當(dāng)提高定子電壓K，以便補(bǔ)償定子電阻毋上的壓降。也就是說，提高定予電壓的目的仍是為保持氣隙磁通恒定，進(jìn)而保證最大轉(zhuǎn)矩不變。頻率越低，

52、需外加補(bǔ)償電壓越高。</p><p>　　在電機(jī)的工作頻率超過同步頻率時(shí)，也即轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速時(shí)，如果采用以常數(shù)的恒壓頻比控制方式進(jìn)行調(diào)速時(shí)，勢(shì)必增加外加電壓，并使其過額定值，這在一般情況下是不允許的。所以同步轉(zhuǎn)速以上的調(diào)速往往不再使定予電壓升高，而是保持為額定電壓。</p><p><b>　　寬脈調(diào)控控制策略</b></p><p>　　P

53、WM控制技術(shù)有許多種，并且還在不斷的發(fā)展中。但從控制思想上分，可以把它們分為四類，即等脈寬PWM法、正弦波PWM(SPWM)、磁鏈追蹤型PWM法和電流跟蹤型PWM法。</p><p>　　等脈寬PWM法是每一脈沖的寬度相等，改變脈沖序列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)?shù)目刂品椒纯墒闺妷号c頻率協(xié)調(diào)變化，其缺點(diǎn)是輸出電壓中除基波外，還包含較大的諧波分量。</p><p&g

54、t;　　SPWM法是為了克服等脈寬PWM法的缺點(diǎn)而發(fā)展來的，是在1964年提出的，它采用通訊系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)，用基波信號(hào)去調(diào)制三角載波，控制開關(guān)器件的動(dòng)作順序和時(shí)間分配，從而在逆變器上同時(shí)進(jìn)行電壓和頻率的控制。是目前最普遍的一種調(diào)制方式。它從電動(dòng)機(jī)的供電電源的角度出發(fā)，著眼于如何產(chǎn)生可調(diào)頻調(diào)壓的三相對(duì)稱正弦波電源，其特點(diǎn)是，在半個(gè)周期中等距、等幅(等高)、不等寬(可調(diào))，總是中間的脈沖寬，兩邊的脈沖窄，各脈沖所圍面積與該區(qū)間正弦波下的面

55、積成比例，這樣，輸出電壓中低次的諧波分量可以大大減少。</p><p>　　磁鏈追蹤型PWM法與SPWM法不同，它是從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)的，著眼于如何使電動(dòng)機(jī)獲得圓磁場(chǎng)。它是以三相對(duì)稱正弦波電壓供電時(shí)交流電動(dòng)機(jī)的理想磁鏈圓為基準(zhǔn)，用逆變器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫥鶞?zhǔn)磁鏈圓，由追蹤的結(jié)果決定出逆變器的開關(guān)模式，形成PWM波。當(dāng)然這樣所形成的PWM波也未必是三相對(duì)稱的正弦波。SPWM法和磁鏈追蹤型PWM

56、法，由于著眼點(diǎn)不同，所建立的數(shù)學(xué)模型也完全不同。磁</p><p>　　鏈追蹤型PWM法的數(shù)學(xué)模型是建立在電機(jī)統(tǒng)一理論、電機(jī)軸系坐標(biāo)變換理論基礎(chǔ)上的。它把電動(dòng)機(jī)看成是一個(gè)整體加以處理，所得數(shù)學(xué)模型簡單，便于微機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理，從而可使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能獲得更好的性能。</p><p>　　上述三種PWM法都是控制輸出電壓的電壓源逆變器，而電流跟蹤型PWM法雖然也采用電壓源逆變器，

57、卻是控制輸出電流的。其基本思想是將電動(dòng)機(jī)定子電流的檢測(cè)信號(hào)與正弦波電流給定信號(hào)用比較器進(jìn)行比較，如果實(shí)際電流大于給定值，則通過逆變器的開關(guān)動(dòng)作使之減小，反則使之增大。這樣，實(shí)際電流波形圍繞給定的正弦波作鋸齒狀變化，而且開關(guān)器件的開關(guān)頻率越高，電流波動(dòng)就越小。使用這種方法，電動(dòng)機(jī)的電壓數(shù)學(xué)模型改成流模型，可使控制簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)加快，還可防止逆變器過電流。</p><p>　　電壓型SPM調(diào)制是工業(yè)上應(yīng)用得最為廣泛的

58、一種調(diào)制技術(shù)，這里不作過多的介紹。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：1)結(jié)構(gòu)簡單；2)逆變器同時(shí)調(diào)頻調(diào)壓，與中間環(huán)節(jié)元件參數(shù)無關(guān)，動(dòng)響加快；3)波形好，能抑制和消除低次諧波。本系統(tǒng)根據(jù)上述比較，選擇電壓SPM調(diào)制，因?yàn)樗唵慰煽?、具有很好的波形，且?shù)字化實(shí)現(xiàn)比較方便。</p><p><b>　　實(shí)現(xiàn)手段</b></p><p>　　微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得可以對(duì)變頻器進(jìn)行直接數(shù)字控制

59、，直接數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)有很多，如集成度高，大部分功能都能用軟件實(shí)現(xiàn)，需要改變功能時(shí)，只需調(diào)整軟件即可。這是模擬控制不可比擬的。確定微機(jī)控制后，要選擇合適的微控制器。選取的原則是：滿足控制性能要求；盡量使系統(tǒng)簡單。</p><p>　　目前用的較多的是單片機(jī)系列，也可使用一些專用的SPWM波專用控制芯片，如HEF4752、SLE4520、MA818等。在變頻空調(diào)中，變頻器的設(shè)計(jì)需考慮到應(yīng)小型化和可靠性，所以采用了富士

60、通公司的MB89P857單片機(jī)，這種單片機(jī)具有一個(gè)內(nèi)置的三相SPWM波形發(fā)生器，可方便地產(chǎn)生所需的三相SPWM波形觸發(fā)脈沖。MB89P857還具有8路10位的A/D轉(zhuǎn)換電路，2路PWM輸出電路，6個(gè)并行接口，內(nèi)部帶有1K的RAM和32K的ROM，可將程序固化在芯片內(nèi)，簡化外圍接口電路，可大大簡化電路設(shè)計(jì)，提高整個(gè)電路的性能。所以選用以MB89P857為核心的數(shù)字控制方案。</p><p>　　由于空調(diào)器的特殊性，

61、所以要求變頻器具有小型、高可靠性、低噪聲等特點(diǎn)。若功率器件采用分立元件，必將增大變頻器的體積，增大系統(tǒng)復(fù)雜性。為了減低在設(shè)計(jì)、開發(fā)及制造上的成本，減少研制周期，提高系統(tǒng)的可靠性，智能功率模塊(Intelligent Power Module)引起了人們的注意。智能功率模塊能提供數(shù)字控制邏輯和功率負(fù)載之間的接口。最簡單的型式可由單一電平移動(dòng)和驅(qū)動(dòng)電路組成，把來自微處理器的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)變成足以激勵(lì)負(fù)載的電壓和電流：復(fù)雜的則要求智能功率模塊執(zhí)行

62、負(fù)載監(jiān)控、診斷、自保護(hù)，向微處理器反饋信息。本論文設(shè)計(jì)中采用日本三菱電氣公司的智能功率模塊PM20CTM060，其特點(diǎn)是：內(nèi)部集成了功率芯片、驅(qū)動(dòng)電路及檢測(cè)保護(hù)電路，使主電路的結(jié)構(gòu)最為簡單；功率部分采用開關(guān)速度高、驅(qū)動(dòng)電流小的IGBT，功率損耗極低、需用散熱片減?。涸趦?nèi)部配線上將電源電路和驅(qū)動(dòng)電路的配線長度控制到最短，從而很好地解決了浪涌電壓及噪聲影響誤動(dòng)作等問題；具有過熱保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)及控制電源欠電壓鎖定保護(hù)，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，

63、及時(shí)關(guān)斷功率器件并發(fā)出模塊錯(cuò)誤信號(hào)使功率芯片能夠安全工作。</p><p><b>　　溫度控制方案選擇</b></p><p>　　在空調(diào)的溫度控制過程中，由于空調(diào)器功率傳輸?shù)臏蠛蜏囟茸兓驼{(diào)節(jié)中的大慣性特性，使空調(diào)器的溫度控制非常困難。由于空調(diào)器使用的房間的大小、結(jié)構(gòu)各不相同，另外由于季節(jié)、天氣、室內(nèi)人員多少及電器的用量等的變化，房間對(duì)象的不確定性又是非常嚴(yán)重的

64、。而普通的PID控制方法不適合具有大慣性、滯后特性的對(duì)象的控制，并且PID控制器一般針對(duì)固定的控制對(duì)象才能確定控制參數(shù)，取得好的控制效果，而空調(diào)應(yīng)用的房間一經(jīng)變化，PID參數(shù)就不能適應(yīng)新的控制對(duì)象。所以PID不能適應(yīng)房間溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的時(shí)變、滯后、大慣性等復(fù)雜特性，并且在空調(diào)控制中，房間對(duì)象的數(shù)學(xué)模型很難確定，很難對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定。對(duì)于房間溫度控制這種對(duì)象尺寸變化大、溫度特性差別大的情況，特別適合使用模糊控制。模糊控制能更為近似地反映

65、人的控制行為，有很強(qiáng)的魯棒性和控制穩(wěn)定性，能夠運(yùn)用于各種不用對(duì)象的控制。采用模糊控制比傳統(tǒng)控制溫控精度高，過渡過程優(yōu)良，舒適性大為提高。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過論證，硬件電路以MB89P857單片機(jī)為核心，此單片機(jī)功能強(qiáng)，并可大大簡化電路設(shè)計(jì)。壓縮機(jī)逆變器的主電路采用電壓源逆變器的結(jié)構(gòu)，控制方式是具有低頻電壓補(bǔ)償?shù)暮銐侯l

66、比控制，它實(shí)現(xiàn)簡單，工作 可靠，并能夠滿足要求；逆變器控制方式采用SPWM方式，輸出波形好，諧波小。溫度控制選擇模糊控制技術(shù)。</p><p>　　變頻空調(diào)器電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　電控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　變頻式空調(diào)器電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，整個(gè)控制系統(tǒng)大致由室內(nèi)機(jī)組控制板和室外機(jī)組控制板組成。在

67、空調(diào)器中，電控系統(tǒng)的作用是根據(jù)電機(jī)，使室溫合乎理想要求。在分體式空調(diào)中，運(yùn)部件包括室內(nèi)風(fēng)機(jī)和室外風(fēng)扇，它們的作用是把空調(diào)器產(chǎn)生的冷空氣或熱空氣帶到室內(nèi)的不同區(qū)域，實(shí)現(xiàn)均勻調(diào)節(jié)房間溫度的目的。溫度設(shè)定等空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)指令由紅外線遙控器和室內(nèi)機(jī)控制板上的紅外線接收器傳遞到室內(nèi)機(jī)控制板上的單片機(jī)，此單片機(jī)根據(jù)指令和溫度傳感器的狀態(tài)對(duì)風(fēng)扇電機(jī)和風(fēng)門電機(jī)進(jìn)行控制，并與室外機(jī)控制板上的單片機(jī)進(jìn)行通訊。</p><p>　　圖3-1

68、變頻式空調(diào)電氣控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　室外風(fēng)扇電機(jī)為變繞組電機(jī)，它的轉(zhuǎn)速用繼電器控制，有高、中、低速三檔，單片機(jī)輸出端口通過反向驅(qū)動(dòng)器ULN2003驅(qū)動(dòng)兒、J2、J3三個(gè)繼電器，分別對(duì)應(yīng)三個(gè)風(fēng)速檔位。單片機(jī)經(jīng)分析判斷，確定風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，然后通過開通對(duì)應(yīng)的繼電器使風(fēng)扇按設(shè)定的風(fēng)速運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)采用調(diào)壓調(diào)速，由單片機(jī)內(nèi)的PWM發(fā)生器控制，由軟件算出相應(yīng)的相位控制

69、角，由PWM端口輸出，經(jīng)MOC3021光耦驅(qū)動(dòng)雙向可控硅，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速。</p><p>　　四通閥是控制制冷、制熱切換的，使四通閥得電，空調(diào)器制熱；使四通閥掉電，制冷劑向相反方向流動(dòng)，空調(diào)器制冷。</p><p>　　模擬量檢測(cè)使用的是單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換端口，其中P50～P57口是A/D轉(zhuǎn)換采樣通道，由熱敏電阻將溫度變化轉(zhuǎn)換成電阻上的電壓信號(hào)輸入單片機(jī)，然后由CPU進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換。<

70、/p><p><b>　　室內(nèi)機(jī)組設(shè)計(jì)</b></p><p>　　紅外遙控器信號(hào)的接受</p><p>　　紅外遙控器由紅外遙控發(fā)射器和紅外遙控接收器兩部分組成。</p><p>　　(1)遙控發(fā)射器遙控發(fā)射器的電路結(jié)構(gòu)框圖見圖3-2。它是以紅外遙控發(fā)射專用集成電路IC1為核心組成的。發(fā)射器鍵盤矩陣電路由矩陣開關(guān)組成，它與

71、IC1內(nèi)的掃描脈沖發(fā)生器和鍵盤信號(hào)編碼器構(gòu)成鍵命令輸入電路。當(dāng)操作者按下某個(gè)功能鍵時(shí)，相應(yīng)的掃描脈沖通過按鍵開輸入到IC1。</p><p>　　圖3-2紅外遙控發(fā)射器結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　指令編碼器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字編碼指令。在IC1內(nèi)，指令編碼器輸出的編碼指令送到編碼調(diào)制器。在編碼調(diào)制器中，38kHz載頻信號(hào)被編碼指令脈沖調(diào)制，形成調(diào)制信號(hào)，調(diào)制信號(hào)經(jīng)緩沖級(jí)至激勵(lì)管，由VTI和V

72、T2組成的紅外信號(hào)激勵(lì)級(jí)放大到足夠的功率，去驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管，發(fā)出被38kHz調(diào)制信號(hào)調(diào)制的紅外線，通過發(fā)射器前端的輻射窗向前方空間發(fā)射。</p><p>　　(2)遙控接收器 ，遙控接收器見圖所示，它是由一塊裝有光敏二極管的接收專用集成電路IC2組成，當(dāng)遙控發(fā)射器發(fā)出的紅外光被接收器的光敏管接收到時(shí)，光敏管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。該電信號(hào)通過IC2中的自動(dòng)增益控制電路和限幅器</p><p>

73、;　　穩(wěn)定幅度，隨后用38kHz低通濾波器濾出38kHz調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)檢波器解調(diào)出編碼指令脈沖，然后由整形放大器放大整形，IC2將編碼指令脈沖進(jìn)行解碼，最后輸出相應(yīng)信號(hào)，使空調(diào)中有關(guān)電路按遙控發(fā)射器的指令進(jìn)行工作，執(zhí)行相應(yīng)功能的操作。 </p><p>　　圖3-3 紅外線接收器結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)的控制</b></p>&l

74、t;p>　　風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)的功能是使風(fēng)門葉片上下擺動(dòng)，起到控制風(fēng)向的作用，從而使室內(nèi)風(fēng)扇吹出的風(fēng)能均勻分布到室內(nèi)的各個(gè)部分，風(fēng)門葉片的控制有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種，手動(dòng)控制時(shí)可使風(fēng)門葉片處于固定的位置，使風(fēng)向朝一個(gè)方向步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用單相驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的輸出端口電位為1時(shí)，通過反向驅(qū)動(dòng)放大器ULN2003A則變?yōu)榈碗娖剑@時(shí)相應(yīng)繞組則得電，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，按照一定的規(guī)律使步連電機(jī)各繞組分別得電，步進(jìn)電機(jī)就能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)

75、。正轉(zhuǎn)時(shí)步進(jìn)電機(jī)各相通電順序如表3-1所示。自動(dòng)控制時(shí)，風(fēng)門葉片將在其擺動(dòng)范圍內(nèi)上下擺動(dòng)。</p><p>　　表3-1相步進(jìn)電機(jī)各相繞組導(dǎo)通順序表</p><p>　　室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)的調(diào)速控制</p><p>　　室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種情況，手動(dòng)控制時(shí)通過遙控器選擇風(fēng)速，設(shè)置為高速、中速、低速三檔。自動(dòng)控制時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速由單片機(jī)控制?？照{(diào)器開始運(yùn)

76、行以后，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定溫度和室內(nèi)實(shí)際溫度的溫差自動(dòng)控制風(fēng)扇速度，使運(yùn)行狀態(tài)處于最佳水平。溫差與風(fēng)扇速度關(guān)系如表3-2所示。</p><p>　　室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速還要由其它因素決定。啟動(dòng)時(shí)雖然室溫與設(shè)定溫度較大，室內(nèi)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速也不能很快，因?yàn)橹评鋭﹦傞_始運(yùn)行，轉(zhuǎn)速過快會(huì)使升溫或降溫過程減慢。當(dāng)制熱時(shí)，蒸發(fā)器溫度低于28℃則該風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在溫度為45℃時(shí)風(fēng)機(jī)達(dá)到最高轉(zhuǎn)速；當(dāng)制冷時(shí)，蒸發(fā)器溫度高于20℃風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)

77、。正常情況下，根據(jù)隨時(shí)調(diào)整。</p><p>　　表3-2 室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度之差與風(fēng)扇速度的關(guān)系</p><p>　　室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)為單相交流電機(jī)，采用移相調(diào)壓調(diào)速方法。蒸發(fā)器的溫度及室內(nèi)溫度由熱敏電阻檢測(cè)，并送到MB89P857的A/D轉(zhuǎn)換通道，由軟件處理。根據(jù)其結(jié)果控制片內(nèi)的PWM口，然后經(jīng)光耦合驅(qū)動(dòng)器MOC3021驅(qū)動(dòng)雙向可控硅。控制雙向可控硅的導(dǎo)通角來改變輸出脈沖的寬度，從而使主電

78、路的電壓隨之變化。驅(qū)動(dòng)電路原理圖見圖3-4。</p><p>　　圖3-4 驅(qū)動(dòng)電路原理圖</p><p>　　單片機(jī)左側(cè)為相位同步電路，首先從同步變壓器得到同步電壓，同步電壓經(jīng)全橋整流電路進(jìn)行整流，整流后的電壓加在三極管的基極，這樣在交流正弦電壓的過零點(diǎn)就可產(chǎn)生同步信號(hào)，該信號(hào)送入單片機(jī)作為相位角為零的點(diǎn)。過零脈沖的周期為10ms，根據(jù)風(fēng)扇所需轉(zhuǎn)速，求出相應(yīng)電壓值及對(duì)應(yīng)的相位控制角，電壓

79、及導(dǎo)通角關(guān)系為</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　式中U—輸出電壓(V)：</p><p>　　U（0）輸入電壓(V)；</p><p>　　α一導(dǎo)通角(rad)。</p><p>　　根據(jù)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能要求，室內(nèi)機(jī)程序主要包括紅外遙控器接收程序、溫度的模糊控制

80、程序、溫度A/D轉(zhuǎn)換程序、EEPROM(電擦除只讀程序存儲(chǔ)器)的讀寫程序和風(fēng)扇電機(jī)的調(diào)速及風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)控制等功能。遙控器接收程序、室內(nèi)機(jī)及室外機(jī)通訊程序用中斷來完成。溫度的模糊控制程序、溫度A/D轉(zhuǎn)換程序、EEPROM的讀寫程序和風(fēng)扇電機(jī)的調(diào)速及風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)控制則放在軟件定時(shí)器中斷程序中。</p><p><b>　　室外機(jī)組設(shè)計(jì)</b></p><p>　　室外風(fēng)扇

81、電機(jī)控制電路</p><p>　　室外風(fēng)扇電機(jī)采用變繞組調(diào)速方式，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過繼電器控制。其轉(zhuǎn)速分為三檔，分別對(duì)應(yīng)著高速、中速、低速。速度檔位的控制由室外機(jī)的冷凝器溫度與室外環(huán)境溫度之差決定。</p><p>　　當(dāng)室外機(jī)配管溫度與室外環(huán)境溫度一致時(shí)，室外機(jī)風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以減輕冷媒循環(huán)的壓力。</p><p>　　轉(zhuǎn)速控制原理圖如圖3-5所示。熱敏電阻Rt1、R

82、t2將室外機(jī)配管溫度和室外環(huán)境溫度采樣，送到單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道一P5．1、P5．2引腳處理，由溫差I(lǐng)AI控制轉(zhuǎn)速。單片機(jī)的P2．1、P2．2、P2．3根據(jù)轉(zhuǎn)速指令進(jìn)行置位或復(fù)位，經(jīng)過反向驅(qū)動(dòng)器ULN2003A分別驅(qū)動(dòng)繼電器J1、J2、J3。繼電器J1、J2、J3分別對(duì)應(yīng)高速、中速、低速。</p><p>　　l△l為大于7℃時(shí)，繼電器J3得電，J2、n失電，風(fēng)扇電機(jī)的高速線圈接通，風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)；</p&

83、gt;<p>　　l△l為3"C～7℃時(shí)，繼電器J2得電，兒、J3失電，風(fēng)扇電機(jī)的中速線圈接通，風(fēng)扇中速運(yùn)轉(zhuǎn)；</p><p>　　l△I為小于3℃時(shí)，繼電器J1得電，J2、J3失電，風(fēng)扇電機(jī)的低速線圈接通，風(fēng)扇低速運(yùn)轉(zhuǎn)：</p><p>　　當(dāng)l△I=O時(shí)，繼電器全部失電，沒有線圈通電，風(fēng)扇停止。</p><p>　　（a）繼電器控制原理圖

84、</p><p>　　(b)風(fēng)扇電機(jī)主電路原理圖</p><p>　　圖3-5室外風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速控制原理圖</p><p><b>　　電流檢測(cè)電路</b></p><p>　　為了防止電流過大造成電源的負(fù)擔(dān)過重和對(duì)空調(diào)器的損壞，需對(duì)電流值進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)電路如圖3-6所示，電流互感器的原邊串入室外機(jī)交流主電路，感應(yīng)后的交流

85、電流經(jīng)全橋整流電路整流并濾波后，送到單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換端口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如果電流過流則通過主電路電源控制繼電器K1切斷交流電源，對(duì)空調(diào)器進(jìn)行保護(hù)。在電路中為了防止電流互感器輸出電壓過高而損壞電路，加入一個(gè)電壓鉗位二極管D1，使互感器整流后加到單片機(jī)的電壓限制在5V以下。</p><p>　　圖3-6電流檢測(cè)及保護(hù)電路</p><p><b>　　輔助電源設(shè)計(jì)</b><

86、;/p><p>　　室外機(jī)組包括驅(qū)動(dòng)電路和控制電路需要多個(gè)相互隔離的工作電源，三相逆變電路的六個(gè)功率開關(guān)需要4個(gè)相互隔離的直流電源；控制系統(tǒng)采用的MB89P857芯片的+5V工作電源；各繼電器的驅(qū)動(dòng)需要+12V直流電源。這樣就需要輸出多路穩(wěn)定的直流電源。</p><p>　　圖3-7室外機(jī)輔助電源結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　本系統(tǒng)的輔助電源采用單端正激式脈寬調(diào)制DC/D

87、C穩(wěn)壓電源，如圖3-7所示?？刂破鬟x用UC3842，它是一種單端隔離式電流型脈寬調(diào)制集成電路，利用內(nèi)置的誤差放大器和比較器組成雙閉環(huán)控制：從檢測(cè)繞組來的反映輸出電壓的反饋信號(hào)從2腳輸入，與誤差放大器中的基準(zhǔn)電壓比較產(chǎn)生誤差電壓，作為電流比較器輸入；另一個(gè)是一次繞組電流(通過最檢測(cè))反饋信號(hào)從3腳進(jìn)入，在電流比較器與誤差進(jìn)行比較，控制尼觸發(fā)器，產(chǎn)生PWM信號(hào)，從6腳輸出，經(jīng)功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)高頻變壓器的一次繞組，雙閉環(huán)控制，使輸出電壓在負(fù)載等因

88、素變動(dòng)情況下仍可穩(wěn)定輸出。振蕩頻率為45kHz，采用高頻鐵氧體磁心制作高頻變壓器，使體積大為縮小。</p><p>　　變頻電路的設(shè)計(jì)與控制</p><p>　　變頻電路驅(qū)動(dòng)的對(duì)象是空調(diào)器壓縮機(jī)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速是通過軟件編制的溫度模糊控制器來確定的，由室溫、設(shè)定溫度和采樣時(shí)間計(jì)算出溫差和溫差變化率，作為溫度模糊控制器的輸入變量，經(jīng)過模糊化、模糊邏輯推理、反模的過程，得到精確的控制量一變頻器輸出

89、頻率，按此頻率控制波形發(fā)生器，通過驅(qū)動(dòng)變頻器控制壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。P41～P46是6路SPWM波形輸出口</p><p><b>　　室外機(jī)軟件的編制</b></p><p>　　室外機(jī)程序由SPWM波形輸出程序、溫度A/D轉(zhuǎn)換程序、除霜控制程序、壓縮機(jī)過熱保護(hù)程序、功率模塊IPM故障中斷處理程序、電路過流過壓保護(hù)程序以及三分鐘延時(shí)程序等部分組成，溫度A/D轉(zhuǎn)換程序每

90、1s啟動(dòng)，采用查尋方式對(duì)室外環(huán)境溫度、壓縮機(jī)溫度、熱交換器溫度進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)放在RAM中進(jìn)行處理。</p><p>　　壓縮機(jī)過熱保護(hù)程序、功率模塊IPM故障中斷處理程序采用中斷方式，在故障情況下中斷壓縮機(jī)運(yùn)行，并設(shè)置故障標(biāo)志位，在室內(nèi)室外機(jī)通信時(shí)通知室內(nèi)機(jī)，故障恢復(fù)后重新運(yùn)行，程序中利用單片機(jī)內(nèi)置看門狗，在單片機(jī)異常死機(jī)時(shí)自動(dòng)復(fù)位，重新執(zhí)行程序，保證單片機(jī)的可靠運(yùn)行。</p><p>　

91、　三分鐘延時(shí)保護(hù)程序空調(diào)器壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)以后，系統(tǒng)內(nèi)高低壓力的平衡需要2～3分鐘，如果在這段時(shí)間內(nèi)壓縮機(jī)再啟動(dòng)的話，就會(huì)由于壓力的不平衡造成負(fù)載加重，使電機(jī)啟動(dòng)電流過大，或電機(jī)無法啟動(dòng)甚至燒毀，所以空調(diào)器都必需具有三分鐘延時(shí)的功能，應(yīng)用單片機(jī)以前的分立元件電路中，三分鐘延時(shí)的功能通過三分鐘延時(shí)硬件電路來完成，這就使電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在應(yīng)用了單片機(jī)之后，三分鐘延時(shí)的功能就可以通過軟件程序來完成，既簡化了電路又使控制靈活。</p>

92、<p><b>　　溫度檢測(cè)電路</b></p><p>　　變頻式空調(diào)器由于自動(dòng)化控制程度較高，所以室內(nèi)機(jī)組和室外機(jī)組所需溫度傳感器較多，需要檢測(cè)的溫度信號(hào)模擬量包括以下幾個(gè)溫度檢測(cè)，室內(nèi)機(jī)組裝有空氣溫度傳感器和蒸發(fā)器溫度傳感器。前者裝在蒸發(fā)器前面，用來測(cè)定室內(nèi)溫度。后者裝在蒸發(fā)器的右側(cè)，外面用金屬管包裝，用來測(cè)定室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器的溫度。室外機(jī)組則裝有3個(gè)溫度傳感器：(1)室外空氣

93、溫度傳感器，裝在室外機(jī)散熱器上，用來測(cè)定室外環(huán)境的溫度：(2)高壓管路溫度傳感器，它用金屬管包裝，裝在壓縮機(jī)高壓出口管路上，用來測(cè)定冷凝劑的溫度，主要用于防止壓縮機(jī)過負(fù)荷。因?yàn)槔淠齽┕ぷ鲿r(shí)的正常溫度為70-90℃，如果其溫度超過100。C，將造成壓縮機(jī)負(fù)載過重而損壞。(3)室外熱交換器溫度傳感器，裝在室外熱交換器上，檢測(cè)熱交換器的溫度，用來控制室外風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速，和進(jìn)行除霜控制。</p><p>　　溫度的檢測(cè)電

94、路檢測(cè)元件采用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻Rt，它與串聯(lián)電阻R1對(duì)5V電壓進(jìn)行分壓，并通過電容C濾波后接到單片機(jī)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換端口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。如圖3-8所示，其電阻一溫度特性曲線可知，當(dāng)溫度升高時(shí)，RT的阻值下降，則VRT下降，VR1，上升，所以檢測(cè)電壓與溫度是成正比的關(guān)系。</p><p>　　熱敏電阻是非常好的測(cè)溫元件，它靈敏度高、價(jià)格低廉、適用范圍廣、應(yīng)用簡便。但是這種測(cè)溫元件的最大缺點(diǎn)是它的線性度較差。應(yīng)用中

95、一般采用串接電阻的方法對(duì)它進(jìn)行校正，具體過程如下。</p><p>　　一般情況下，熱敏電阻的溫度/電阻特性可表示為</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中R1和R0。分別是當(dāng)溫度為和時(shí)的熱敏電阻阻值，B是熱敏電阻常數(shù)。為了使整個(gè)溫度傳感器為線性，可采用合適的電阻R1和熱敏電阻串接，使匹配電阻上所分電壓即與溫度

96、成正比的關(guān)系，如所加電壓為5伏，則</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　從以上各式可得</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　所以有</b></p><

97、;p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　以室內(nèi)溫度檢測(cè)熱敏電阻為例，熱敏電阻的常數(shù)B為3450K得需串接的匹配電阻R1為7．5kQ。圖3-8(a)表明了熱敏電阻的阻值一溫度特性曲線，圖(b)表明了校正后的電壓-溫度特性曲線。</p><p>　　(a)阻值一溫度特性曲線 (b)電壓一溫度特性曲線</p><p&g

98、t;　　圖3-8溫度檢測(cè)電路特性曲線</p><p><b>　　變頻電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　變頻電路采用三菱公司的智能功率模塊PM20CTM060，利用富士通公司的單片機(jī)MB89P857對(duì)其進(jìn)行逆變控制。本章討論硬件電路的設(shè)計(jì)，并從軟件實(shí)現(xiàn)逆變功能的角度出發(fā)，建立SPWM平均值采樣算法的數(shù)學(xué)模型，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行控制軟件設(shè)計(jì)。</p>&l

99、t;p>　　為了降低在設(shè)計(jì)、開發(fā)及制造上的成本，減少研制周期，提高系統(tǒng)的可靠性，智能功率模塊IPM引起了人們的注意。智能功率模塊能提供數(shù)字控制邏輯和功率負(fù)載之間的接口。最簡單的型式可由單一電平移動(dòng)和驅(qū)動(dòng)電路組成，把來自微處理器的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)變成足以激勵(lì)負(fù)載的電壓和電流：復(fù)雜的則要求智能功率模塊執(zhí)行負(fù)載監(jiān)控、診斷、自保護(hù)，向微處理器反饋信息。</p><p>　　論文設(shè)計(jì)中采用的日本三菱電氣公司的智能功率模塊P

100、M20CTM060為20個(gè)引腳、平底、絕緣封裝，智能功率模塊PM20CTM060供電電壓為450V的直流電源，電流額定值為15A，它的驅(qū)動(dòng)需要四路額定值為15V且相互隔離的電源。PM20CTM060的特點(diǎn)是：內(nèi)部集成了功率芯片、驅(qū)動(dòng)電路及檢測(cè)保護(hù)電路，使主電路的結(jié)構(gòu)最為簡單；功率部分采用開關(guān)速度高、驅(qū)動(dòng)電流小的IGBT，功率損耗極低、需用散熱片減少；在內(nèi)部配線上將電源電路和驅(qū)動(dòng)電路的配線長度控制到最短，從而很好地解決了浪涌電壓及噪聲影響

101、誤動(dòng)作等問題；具有過熱保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)及控制電源欠電壓鎖定保護(hù)，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，及時(shí)關(guān)斷功率器件并發(fā)出模塊錯(cuò)誤信號(hào)，使功率芯片得以安全的保護(hù)。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要設(shè)計(jì)了空調(diào)器電氣控制系統(tǒng)的軟硬件，其中硬件是以MB89P857單片機(jī)為核心，有豐富的I/O口可供選擇，簡化了電路設(shè)計(jì)，穩(wěn)定可靠。完成了溫度的檢測(cè)、

102、模糊溫度控制運(yùn)算、室內(nèi)外機(jī)通訊及外圍電路控制、保護(hù)等功能。并給出了室內(nèi)、外各部分程序流程圖。</p><p><b>　　模糊控制器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　模糊控制的基本原理</b></p><p>　　糊控制是一種語言控制，能更為近似地反映人的控制行為，有很強(qiáng)的魯棒性和控制穩(wěn)定性，能夠運(yùn)用于各種不同對(duì)

103、象的控制。模糊控制是以模擬人腦對(duì)模糊概念的判別能力為特點(diǎn)的一種智能控制方式。如圖4-1所示，典型的模糊控制系統(tǒng)是以A/D、D/A、模糊控制器、對(duì)象、傳感器、執(zhí)行器等組成，其中最重要的也是區(qū)別其它計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是具有模糊控制器。它在系統(tǒng)中是這樣運(yùn)行的：首先，系統(tǒng)給定與反饋相比較得到偏差e，量化后進(jìn)入模糊控制器。在模糊控制器中，將精確量e以一定方法模糊化，得到偏差的模糊量e(e實(shí)際上是一個(gè)模糊向量)。然后由模糊推理規(guī)則將e與模糊規(guī)則丑

104、合成，得到模糊控制量U為U=,其中運(yùn)算符“o”為模糊合成算子u為模糊量，還需將其反模糊化，轉(zhuǎn)換為精確量才能經(jīng)D/A得模擬量控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)象反饋后重復(fù)上述過程，如此循環(huán)往復(fù)就實(shí)現(xiàn)了對(duì)控制對(duì)象的模糊控制。</p><p>　　圖4-1模糊控制系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　模糊溫度控制器的模糊控制過程由以下部分組成：</p><p>　　(1)模糊化 將輸入變量溫差

105、e(error)、溫差變化率e(error change)及控制量U的精確值變換成其對(duì)應(yīng)論域上的模糊集，以便進(jìn)行模糊推理和決策；</p><p>　　(2)模糊邏輯推理模仿人的思維特征，根據(jù)專家知識(shí)或控制經(jīng)驗(yàn)取</p><p>　　得的模糊控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理，決策出模糊輸出控制量；</p><p>　　(3)反模糊化對(duì)經(jīng)模糊邏輯推理所得的模糊控制量進(jìn)行模糊表決，&

106、lt;/p><p>　　把輸出的模糊量轉(zhuǎn)化為精確量，作用于被控對(duì)象。</p><p><b>　　變量模糊化</b></p><p>　　溫差的模糊化是把溫度設(shè)定值與實(shí)測(cè)的溫度值相比較，就得到溫差e=R(n)-T(n)。在本系統(tǒng)中，將溫度控制范圍分為模糊控制區(qū)和穩(wěn)定控制區(qū)。在模糊控制區(qū)(e=-3℃～+3℃)以外的范圍，為確定控制區(qū)。此時(shí)空調(diào)將以最大

107、功率進(jìn)行制冷或加熱，直到達(dá)到模糊控制區(qū)。模糊控制區(qū)的范圍是溫差為士3℃。選取量化因子K=l，將其量化到整數(shù)論域．3計(jì)3，在此范圍內(nèi)將8分為5個(gè)模糊狀態(tài)：PB(正的大溫差)、PS(正的小溫差)、ZO(零溫差狀態(tài))、NS(負(fù)的小溫差)、NB(負(fù)的大溫差)。</p><p>　　圖4-2模糊變量的隸屬度取值規(guī)則示意圖</p><p>　　表4-1溫差e的隸屬度賦值表</p><

108、;p>　　溫差變化率e的模糊化將溫差變化率定義為前后兩次溫度采樣差與采樣時(shí)間之比。由于溫度的變化是比較慢的，所以將的模糊控制范圍定為溫度變化值的0.06C/s，設(shè)定量化因子，將其量化到整數(shù)論域-3～+3。與e相同，也分為5個(gè)模糊狀態(tài)：PH(正的大溫差變化率)、PL(正的小溫差變化率)、ZO(零溫差變化率)、NL(負(fù)的小溫差變化率)、NH(負(fù)的大溫差變化率)。溫差變化率e的隸屬度賦值表如表。</p><p>

109、　　表4-2溫差變化率e的隸屬度賦值表</p><p>　　控制量輸出頻率f的模糊化根據(jù)頻率設(shè)定范圍(120～120Hz)將輸出量整數(shù)論域定為．120～120，分為9個(gè)模糊狀態(tài)：PE(最大功率制熱)、PH(大功率制熱)、PM(中功率制熱)、PL(小功率制熱)、ZO(零功率)、NL(小功率制冷)、NM(中功率制冷)、NH(大功率制冷)、NE(最大功率制冷)。據(jù)此可作出輸出頻率模糊變量的隸屬度圖表.</p>