基于模糊PID的冷库蒸发器过热度控制的研究

发布时间：2017-11-07 20:42

  本文关键词：基于模糊PID的冷库蒸发器过热度控制的研究

  更多相关文章： 低温冷库 过热度 电子膨胀阀 模糊PID 遗传算法

【摘要】：制冷系统中,过热度的大小不仅影响着蒸发器的换热效率,也影响着系统运行的安全性。过热度太大会降低蒸发器的换热效率,过热度太小会造成压缩机的“液击”现象。本文以我院小型低温冷库为实验平台,以蒸发器出口处的过热度为控制目标,设计了冷库蒸发器过热度自动控制系统。由于冷库蒸发器的特性会随负荷的变化以及运行工况的变化而变化,而传统PID没有自适应能力,不能根据这些变化自动做出相应的调节。模糊PID控制器既有模糊控制器的动态响应性能,又有PID控制器较好的稳态性能,因此,本文采用模糊PID控制器对蒸发器出口处制冷剂的过热度进行控制。然而在设计模糊控制器时,控制器参数的确定主要依靠操作者的经验,这样使得模糊控制器具有一定的主观性和随机性,不能保证控制品质达到最优甚至次优。本文采用遗传算法对控制器的控制规则、隶属度函数、量化因子及比例因子进行了优化,并以西门子S7-200 PLC为控制器平台,将遗传算法优化后的模糊PID控制器用于低温冷库的蒸发器过热度控制系统。本文主要工作有如下几个方面:(1)低温冷库系统的搭建及蒸发器过热度控制系统的设计,将压缩机的定频控制与过热度的模糊PID控制进行了耦合。并通过蒸发器过热度对电子膨胀阀的阶跃响应实验,确定了低温冷库蒸发器过热度对电子膨胀阀响应的传递函数。(2)采用遗传算法对模糊PID控制器进行优化。为缩小搜索空间以及降低遗传算法优化的盲目性,编写程序使遗传算法在各参数点的附近空间进行寻优。模糊控制器优化后的控制规则、隶属度函数、量化因子及比例因子有了较明显的改变,通过MATLAB进行仿真,结果表明,经遗传算法优化后的模糊PID控制器具有超调量小、调节时间短的优点。(3)对控制系统的上位机和下位机进行了设计。将遗传算法优化后的控制参数在PLC数据块里建立查询表,程序将根据实时采集的数据通过指针查表得到相应的控制参数,实现了基于西门子S7-200 PLC的参数自整定模糊PID控制器。(4)在相同的运行工况下,分别采用优化后的模糊PID和传统PID对蒸发器出口处制冷剂过热度进行控制,验证模糊PID控制器对低温冷库蒸发器过热度控制的优越性,以及所编的参数自整定模糊PID程序的可行性。实验结果表明,模糊PID对蒸发器过热度控制的效果较好,超调量较小,在过热度设定值的±0.3℃范围内波动。且电子膨胀阀的开度变化较为平缓,有利于降低阀的磨损,具有很好的工程应用价值。
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TB657

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本文编号：1154053