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

摘要：為解決傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中布線帶來的不便及傳統(tǒng)PID控制適應(yīng)性、魯棒性差的問題，設(shè)計出一種將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)實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活性、可移動性，降低以往布線所需消耗的人力物力，運用單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法，使系統(tǒng)獲得無靜差、無超調(diào)、魯棒性強等優(yōu)點。研究結(jié)果表明，將兩者結(jié)合后，原來空調(diào)系統(tǒng)存在的問題基本解決，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，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(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。本文針對目前空調(diào)系統(tǒng)中存在的布線施工周期長、有線網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性且人力物力資源消耗大等問題，結(jié)合實際課題，提出了WLAN技術(shù)代替原有的RS485總線及Lonworks總線等總線方案，將上位機和現(xiàn)場控制系統(tǒng)構(gòu)成一個通過無線收發(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，降低了安裝費用，并獲得了系統(tǒng)重新布置時的可移動性。針對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、無超調(diào)、無靜差、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(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：通過新、回風(fēng)道內(nèi)設(shè)置的溫濕度傳感器分別檢測新風(fēng)、回風(fēng)的溫濕度，經(jīng)過單元控制器的計算比較，確定系統(tǒng)空氣處理機的運行工況，并輸出相應(yīng)的信號控制新／回風(fēng)及排風(fēng)風(fēng)閥的開度比例，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)有防凍開關(guān)，當(dāng)風(fēng)溫低于設(shè)定溫度時，切斷風(fēng)機電路停止風(fēng)機運行，并通過與新風(fēng)入口風(fēng)閥執(zhí)行器的連鎖，關(guān)閉新風(fēng)閥。同時由現(xiàn)場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題。

2 硬件設(shè)計
本系統(tǒng)包括3大部分：主機(含數(shù)據(jù)庫)，現(xiàn)場控制部分和WLAN控制部分，其中硬件設(shè)計包括WLAN控制模塊的設(shè)計和現(xiàn)場控制器及其外圍電路設(shè)計兩部分。WLAN控制模塊是該系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)主機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(yīng)數(shù)值將定期發(fā)送到無線控制模塊交主控機處理。控制器采用PID等算法對空調(diào)末端組各種閥門進(jìn)行控制，并負(fù)責(zé)各采樣點的溫濕度采樣值的顯示與上傳。
現(xiàn)場控制器的設(shè)計主要包括：AT89S52單片機、輸入、輸出電路，4x4點陣鍵盤電路，存儲器擴展電路，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。