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【摘 要】 本文主要从模糊控制理论在制冷空调中的发展、模糊控制理论定义、系统特点、模糊控制在制冷空调中的应用四个方面对模糊控制在制冷空调领域中的应用与发展进行探讨。
【关键词】 模糊控制；发展；应用
一、前言
随着人们生活水平的提高及全球变暖的气候，制冷空调的应用也变得越来越普遍。模糊控制理论在制冷空调领域的应用解决了空调的自控问题。下文将对此进行阐述。
二、模糊控制理论定义
模糊（Fuzzy）控制是以模糊集合论、模糊数学、模糊语言形式的知识和模糊逻辑的规则推理为理论基础。是采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统。其组成核心是具有智能性的模糊控制器.这也是它与一般的PID控制在原理和方法上完全不同之处。模糊控制器也称为模糊逻辑控制器.由于其所采用的模糊控制规则是由模糊理论中模糊条件句来描述的.因此。模糊控制器是一种语言型控制器.故也称为模糊语言控制器。模糊控制器的组成包括有：输入量模糊化接口、数据库、规则库、推理机和解模糊接口等5个部分。
在智能控制技术中，模糊控制系统是一个重要的分支，其基础为：模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑的规则推理；结合运用计算机技术共同构成一种数字控制系统，系统中存在具有控制作用的反馈通道闭环结构。在当前的制冷领域，模糊控制已经得到了广泛的应用。在商用中央空调的智能控制系统中，模糊控制依靠各个房间的温度传感器得到各自的温度值，从而计算出温度的变化率，然后采用模糊算法控制中央空调的运行状态，从而控制变频压缩机和风扇等的转速。
三、系统特点
1、具有可靠的安全保护
通过全面的运行参数采集，有效地保障了冷冻水和冷却水系统在变流量工况下空调主机蒸发器和冷凝器的安全稳定运行。
2、实现动态负荷跟随，保障了末端的服务质量。系统突破了传统中央空调冷媒系统的运行方式，实现最佳输出能量控制，在空调系统的任何负荷状况下，都能既保障中央空调系统末端的服务质量，又实现最大的节能。
3、具有自寻优、自适应的智能模糊控制对于中央空调这样多参量相互影响的复杂系统，要实现冷冻水和冷却水系统全部变流量运行，需要采用了模糊控制技术，实现了中央空调系统各种负荷条件下的最大节能。
4、优化了空调主机运行环境，系统全面采集中央空调的各种运行参量，再利用模糊控制技术对这些运行参量进行动态优化控制，使空调主机始终运行在最佳工况，以保持最高的热转换效率，从而减少主机的能耗5%-10%。
四、模糊控制在制冷领域性价比分析
1、节能量估算
采用该中央空调能源管理系统后可在现有的空调系统基础上，每年实现系统综合节能率20%以上的节能收益。医院投入正常使用后每年可节电约68万kWh（按电价0.80元/kWh计算，则每年节能收益为人民币54万元）。
2、性价比分析
（一）净投资计算
根据新中医院建设项目原设计方案，按照正常系统配置要求，中央空调机房采用集中控制系统，同时对水泵进行变频控制，对阀门进行控制等。初步估算由这几部分构成的基础投资为：
水泵及冷却塔风机控制柜：20万元；
水泵变频系统：40万元；
以上合计：60万元。
采用模糊控制节能系统的造价为180万元（其中包含了水泵及冷却塔控制柜和水泵变频系统），即新中医院建设项目采用“模糊控制型中央空调能源管理系统”的新增投资约120万元。
（二）经济性分析
由于模糊控制型中央空调能源管理系统每年产生的节能收益约为54万元，因此其投资回收中央空调系统是现代大厦集中统一控制的空气调节系统，是改善环境条件以适宜人们生活、学习、工作的。它是由制冷和空气处理两部分组成，制冷部分一般由大型的水冷式空调主机制成一路冷水经冷冻泵送与各楼层空气处理器（蒸发器冷却风机盘管）进行热交换，然后回到主机制冷，另一路产生的热水由冷却泵送到冷却塔冷却后回到主机。空气处理部分是室外新鲜空气和房间空气经空气处理机的回风口过滤进入蒸发器，空气被冷却，冷却后的空气由风机送至各个出风口入房间制冷。中央空调系统主要设备有空调主机、冷冻泵、冷却泵、管道、冷却塔、空气处理机、风机盘管等组成。
就任何建筑物来说，选用空调系统都是按当地最热的天气时所需的最大制冷量来选择机型的。而实际运行时，中央空调的冷负荷总是在不断变化的，特别在四季变化的天气时，冷负荷变化时所需的冷冻水、冷却水的流量也不同，冷负荷大时所需的冷冻水、冷却水的流量也大，反之亦然。根据对中空调机组运行状态进行分析显示，中空调机组90%的运行时间处于非满负荷运行状态。而冷冻水泵、冷却水泵以及冷却塔风机在此90%的时间内仍处于是100%的满负荷运行状态。这样就导致了"大流量小温差"的现象，使大量的电能白白浪费。空调系统的用电量是大厦总用电量的40%-50%左右，是节电节能的主要对象，也是最有节电效果的节电系统。
五、模糊控制在制冷空调中的应用
1、运用模糊系统实现自动调温
空调系统的作用就是对室内空气进行处理，是空气的温度、流动速度及新鲜度、洁净度等指标符合场所的使用要求。现代厂房空调系统一般都包括新风部分、空气的净化部分和空气的热湿处理部分组成，这几大部分构成的全空气系统在工业上应用最多，也是最基本的方式。空气处理设备都集中于一个空气处理室，冷、热源也大多都集中在一起，处理后的空气用风管分别送到各个空调房间内，采用集散控制系统（DCS），集中管理、分散控制，管理与控制相结合便于集中管理和维护。
为了达到最优的控制效果，保证空调系统能将车间温、湿度隨时都控制在要求范围内，引入了模糊控制策略，利用分布在车间各个位置的智能温、湿度传感器采集不同位置的车间温、湿度信息，通过模糊控制器处理后，送入PLC进行程序处理，控制空调机组动作，实时进行调整，使车间内的温、湿度处于系统设定的范围内。同时，还可以根据车间温、湿度变化情况，实时控制空调机组的运行，减少能耗，保证系统的安全运行和有效节能。
2、模糊系统的自我调控
空调工程是建立在建筑热工、空调技术和自控技术上的一种综合工程技术。
描述空气状态的两个主要参数温度和湿度，并不是完全独立的两个变量。当相对湿度发生变化时要引起加湿减湿动作，会引起室温波动；而室温变化时，使室内空气中水蒸气的饱和压力变化，在绝对含湿量不变的情况下，就直接改变了相对湿度。这种相对关联着中央空调温度控制系统研究的参数称为相关函数。在温度、湿度都有要求的空调系统中，组成自控系统时应充分注意这些相互关联的参数特性。
空调自动控制要设计一个多输入、多输出的控制器对整个系统进行控制，系统的控制对象为温度和湿度，而温度的特点是变化比较缓慢，惯性比较大，调节比较困难，它们之间的关系很难用精确的数学模型描述。用一般的P功调节很难适应这种变化，且系统容易大幅振荡；而一些基于神经网络的控制算法在实际应用中还有待检验，其稳定性和收敛的快速性还有待提高，目前不宜采用。
采用基于知识的模糊控制算法，模糊控制的稳定性和快速性在实际应用中都己得到验证，对复杂的、难以建立精确数学模型的控制对象有很强的适应性，在实际的生产中有广泛的应用。事实上制冷空调复杂的质量和能量传递过程很难用精确的微分方程进行描述。由于处理器、存储器等硬件以及HVAC系统模拟软件的研究使用，使得开发更复杂的控制算法成为可能。模糊控制不依赖于被控对象精确的数学模型，能够直接从专家和操作者的控制经验归纳、优化而得到对被控对象的控制方案，并且具有较好的控制效果，达到节能的目的。
六、结束语
综上所述，模糊系统的应用完善了空调的自控系统，使制冷空调的自动调节功能得以实现，在达到了最优效果的同时，也使能源得到了节约。
参考文献：
[1]陈秋芳.模糊控制在制冷空调中的应用（综述）.天津商学院学报.2013年3月，第2期，166-168.
[2]瞿文敏.模糊控制在中央空调控制系统中的应用.制冷与空调（四川）.2012年4月，第4期，243-247.
[3]张国强.模糊控制在日本制冷空调中的应用.暖通空调.2013年10月，第9期，110-115.
【关键词】 模糊控制；发展；应用
一、前言
随着人们生活水平的提高及全球变暖的气候，制冷空调的应用也变得越来越普遍。模糊控制理论在制冷空调领域的应用解决了空调的自控问题。下文将对此进行阐述。
二、模糊控制理论定义
模糊（Fuzzy）控制是以模糊集合论、模糊数学、模糊语言形式的知识和模糊逻辑的规则推理为理论基础。是采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统。其组成核心是具有智能性的模糊控制器.这也是它与一般的PID控制在原理和方法上完全不同之处。模糊控制器也称为模糊逻辑控制器.由于其所采用的模糊控制规则是由模糊理论中模糊条件句来描述的.因此。模糊控制器是一种语言型控制器.故也称为模糊语言控制器。模糊控制器的组成包括有：输入量模糊化接口、数据库、规则库、推理机和解模糊接口等5个部分。
在智能控制技术中，模糊控制系统是一个重要的分支，其基础为：模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑的规则推理；结合运用计算机技术共同构成一种数字控制系统，系统中存在具有控制作用的反馈通道闭环结构。在当前的制冷领域，模糊控制已经得到了广泛的应用。在商用中央空调的智能控制系统中，模糊控制依靠各个房间的温度传感器得到各自的温度值，从而计算出温度的变化率，然后采用模糊算法控制中央空调的运行状态，从而控制变频压缩机和风扇等的转速。
三、系统特点
1、具有可靠的安全保护
通过全面的运行参数采集，有效地保障了冷冻水和冷却水系统在变流量工况下空调主机蒸发器和冷凝器的安全稳定运行。
2、实现动态负荷跟随，保障了末端的服务质量。系统突破了传统中央空调冷媒系统的运行方式，实现最佳输出能量控制，在空调系统的任何负荷状况下，都能既保障中央空调系统末端的服务质量，又实现最大的节能。
3、具有自寻优、自适应的智能模糊控制对于中央空调这样多参量相互影响的复杂系统，要实现冷冻水和冷却水系统全部变流量运行，需要采用了模糊控制技术，实现了中央空调系统各种负荷条件下的最大节能。
4、优化了空调主机运行环境，系统全面采集中央空调的各种运行参量，再利用模糊控制技术对这些运行参量进行动态优化控制，使空调主机始终运行在最佳工况，以保持最高的热转换效率，从而减少主机的能耗5%-10%。
四、模糊控制在制冷领域性价比分析
1、节能量估算
采用该中央空调能源管理系统后可在现有的空调系统基础上，每年实现系统综合节能率20%以上的节能收益。医院投入正常使用后每年可节电约68万kWh（按电价0.80元/kWh计算，则每年节能收益为人民币54万元）。
2、性价比分析
（一）净投资计算
根据新中医院建设项目原设计方案，按照正常系统配置要求，中央空调机房采用集中控制系统，同时对水泵进行变频控制，对阀门进行控制等。初步估算由这几部分构成的基础投资为：
水泵及冷却塔风机控制柜：20万元；
水泵变频系统：40万元；
以上合计：60万元。
采用模糊控制节能系统的造价为180万元（其中包含了水泵及冷却塔控制柜和水泵变频系统），即新中医院建设项目采用“模糊控制型中央空调能源管理系统”的新增投资约120万元。
（二）经济性分析
由于模糊控制型中央空调能源管理系统每年产生的节能收益约为54万元，因此其投资回收中央空调系统是现代大厦集中统一控制的空气调节系统，是改善环境条件以适宜人们生活、学习、工作的。它是由制冷和空气处理两部分组成，制冷部分一般由大型的水冷式空调主机制成一路冷水经冷冻泵送与各楼层空气处理器（蒸发器冷却风机盘管）进行热交换，然后回到主机制冷，另一路产生的热水由冷却泵送到冷却塔冷却后回到主机。空气处理部分是室外新鲜空气和房间空气经空气处理机的回风口过滤进入蒸发器，空气被冷却，冷却后的空气由风机送至各个出风口入房间制冷。中央空调系统主要设备有空调主机、冷冻泵、冷却泵、管道、冷却塔、空气处理机、风机盘管等组成。
就任何建筑物来说，选用空调系统都是按当地最热的天气时所需的最大制冷量来选择机型的。而实际运行时，中央空调的冷负荷总是在不断变化的，特别在四季变化的天气时，冷负荷变化时所需的冷冻水、冷却水的流量也不同，冷负荷大时所需的冷冻水、冷却水的流量也大，反之亦然。根据对中空调机组运行状态进行分析显示，中空调机组90%的运行时间处于非满负荷运行状态。而冷冻水泵、冷却水泵以及冷却塔风机在此90%的时间内仍处于是100%的满负荷运行状态。这样就导致了"大流量小温差"的现象，使大量的电能白白浪费。空调系统的用电量是大厦总用电量的40%-50%左右，是节电节能的主要对象，也是最有节电效果的节电系统。
五、模糊控制在制冷空调中的应用
1、运用模糊系统实现自动调温
空调系统的作用就是对室内空气进行处理，是空气的温度、流动速度及新鲜度、洁净度等指标符合场所的使用要求。现代厂房空调系统一般都包括新风部分、空气的净化部分和空气的热湿处理部分组成，这几大部分构成的全空气系统在工业上应用最多，也是最基本的方式。空气处理设备都集中于一个空气处理室，冷、热源也大多都集中在一起，处理后的空气用风管分别送到各个空调房间内，采用集散控制系统（DCS），集中管理、分散控制，管理与控制相结合便于集中管理和维护。
为了达到最优的控制效果，保证空调系统能将车间温、湿度隨时都控制在要求范围内，引入了模糊控制策略，利用分布在车间各个位置的智能温、湿度传感器采集不同位置的车间温、湿度信息，通过模糊控制器处理后，送入PLC进行程序处理，控制空调机组动作，实时进行调整，使车间内的温、湿度处于系统设定的范围内。同时，还可以根据车间温、湿度变化情况，实时控制空调机组的运行，减少能耗，保证系统的安全运行和有效节能。
2、模糊系统的自我调控
空调工程是建立在建筑热工、空调技术和自控技术上的一种综合工程技术。
描述空气状态的两个主要参数温度和湿度，并不是完全独立的两个变量。当相对湿度发生变化时要引起加湿减湿动作，会引起室温波动；而室温变化时，使室内空气中水蒸气的饱和压力变化，在绝对含湿量不变的情况下，就直接改变了相对湿度。这种相对关联着中央空调温度控制系统研究的参数称为相关函数。在温度、湿度都有要求的空调系统中，组成自控系统时应充分注意这些相互关联的参数特性。
空调自动控制要设计一个多输入、多输出的控制器对整个系统进行控制，系统的控制对象为温度和湿度，而温度的特点是变化比较缓慢，惯性比较大，调节比较困难，它们之间的关系很难用精确的数学模型描述。用一般的P功调节很难适应这种变化，且系统容易大幅振荡；而一些基于神经网络的控制算法在实际应用中还有待检验，其稳定性和收敛的快速性还有待提高，目前不宜采用。
采用基于知识的模糊控制算法，模糊控制的稳定性和快速性在实际应用中都己得到验证，对复杂的、难以建立精确数学模型的控制对象有很强的适应性，在实际的生产中有广泛的应用。事实上制冷空调复杂的质量和能量传递过程很难用精确的微分方程进行描述。由于处理器、存储器等硬件以及HVAC系统模拟软件的研究使用，使得开发更复杂的控制算法成为可能。模糊控制不依赖于被控对象精确的数学模型，能够直接从专家和操作者的控制经验归纳、优化而得到对被控对象的控制方案，并且具有较好的控制效果，达到节能的目的。
六、结束语
综上所述，模糊系统的应用完善了空调的自控系统，使制冷空调的自动调节功能得以实现，在达到了最优效果的同时，也使能源得到了节约。
参考文献：
[1]陈秋芳.模糊控制在制冷空调中的应用（综述）.天津商学院学报.2013年3月，第2期，166-168.
[2]瞿文敏.模糊控制在中央空调控制系统中的应用.制冷与空调（四川）.2012年4月，第4期，243-247.
[3]张国强.模糊控制在日本制冷空调中的应用.暖通空调.2013年10月，第9期，110-115.