【基于模糊PID控制算法的车站空调系统控制系统设计13000字】.docx

基于模糊PID控制算法的车站空调系统控制系统设计

目录

TOC\o1-2\h\z\u摘要 1

第1章绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.2课题研究的目的及意义 2

1.3国内外研究现状 2

1.4主要研究内容 3

第2章地铁车站环控系统 5

2.1地铁车站环控系统综述 5

2.2地铁车站环控系统的组成 6

第3章系统方案研究 8

3.1系统总体方案设计 8

3.2地铁车站空调系统数学模型的建立 9

第4章地铁车站系统控制策略的研究 11

4.1PID控制原理 11

4.2模糊控制原理 13

4.3地铁车站模糊PID控制器的设计 18

第5章系统仿真及结果分析 23

5.1Simulink简介 23

5.2系统仿真模型 23

5.3仿真波形分析 24

第6章总结与展望 27

6.1总结 27

6.2展望 27

参考文献 29

PAGE2

摘要

近年来，地铁作为城市公共交通工具发展迅速，各大城市的地铁线路将整个城市贯通，极大的方便了市民的出行。随着地铁的飞速发展，站内环境的控制也逐渐引起广泛关注，人们对于地铁车站内环境舒适的要求也日益提高。地铁车站作为特殊的建筑系统，具有面积大、地下区域人员流动性大等特点，因此其空调系统的监控对象具有非线性、大滞后等特性。目前，地铁车站的空调系统大多都采用传统的PID控制方式，但是，实际控制过程中地铁车站环境时刻在发生变化，这导致传统的PID算法难以达到控制要求。

本文在研究模糊PID控制原理的基础上，采用模糊PID控制算法来控制车站空调系统。介绍了整个研究过程的设计思路及设计原理，对地铁车站系统进行数学建模，设计地铁车站模糊PID控制器，并在MATLAB/SIMULINK平台上对地铁车站空调系统进行仿真研究，分别仿真了基于常规PID和模糊PID算法控制下的系统，经过对比分析显示模糊PID控制器具有超调量小、响应时间短、鲁棒性好等特点，验证了设计的正确性和可行性。

关键词：模糊PID；温度控制；空调系统；仿真

第1章绪论

随着社会的发展，城镇化进程加快，城市居民量增长迅速，城市交通状况变得越来越拥挤，各个大中城市地铁修建加快，有的城市构成了十几条线路组成的地下铁路交通网，将城市的各个角落连接起来，极大地缓解了城市的交通拥堵问题，方便了市民的出行。地铁车站大都位于地下深处，其内部环境与外界隔绝，人们对地铁车站的舒适性也提出了更高的要求。近年来，智能控制算法越来越多的应用到各个行业，使用模糊PID控制算法来控制车站空调系统，从而使地铁车站环境满足人们的舒适程度。

1.1课题研究背景

随着我国经济社会的快速发展，大量人口流向城市，城镇化进程明显加快，汽车的使用量也愈发普及，城市的交通状况愈发拥堵，传统的交通方式已经无法满足城市市民的需要。近年来地铁修建进程加快，另外地铁出行有着安全高效、通勤方便等优点，因此，越来越多的人选择乘地铁出行，同时人们对地铁车站的舒适性要求也日益提高。

随着乘坐地铁出行的人越来越多，人们对地铁车站的环境也提出了更高的要求。在我国，最早期的地铁车站基本没有空调系统，地铁车站主要依靠自然通风，因此其舒适性很差。随着社会的发展，一些机械通风设备慢慢被用到地铁车站中，使地铁车站环境得到了一些改善。进入新世纪以后，地铁空调系统发展迅速，智能控制也被逐渐运用到地铁车站温控中。

目前地铁车站温控方式大都采用多个复合的PID控制，即比例积分微分控制方式，但由于地铁车站空调系统具有大滞后、干扰多、延时大等特点，因此使用多个复合PID整定变得困难，设定的PID参数只有在地铁车站空调系统理想的情况下才能对温度有较好的控制。如果有较大的扰动，系统的误差则变大，使得传统的PID控制难以满足对温度的控制。模糊控制作为一种新型控制器，不需要掌控精确的数学模型，通过模拟人的推理，构建模糊规则表来决定控制量，非常适合地铁车站这种大滞后、干扰多的系统。

地铁车站作为地下封闭空间，人流量大，乘客集中，空气流通闭塞，列车在形式过程中也会带来大量热气，这些因素都会影响地铁车站的空气品质，如果不能通过空调系统的调节使温度维持在合适的区间，则车站环境将影响乘客候车的舒适性，因此如何用模糊PID的控制方式来有效的控制车站空调系统，使地铁车站温度维持在合适的区间变得尤为重要。本次研究课题就是针对地铁车站的环境特点，考虑如何设计模糊PID控制器，从而控制地铁车站空调系统，使车站温度稳定迅速的达到设定值，以满足现实的需要。

1.2课题研究的目的及意义

地铁作为城市交通运输不可缺少的一部分，与人们的生