暖通空调控制系统国内外研究现状 传统的暖通空调的冷水机组基本都是由人工设定的钟控装置控制，系统定时启动和定时关闭，每天长时间全开或全关，轮流运行。这样对电网频繁的冲击，不仅恒温效果不佳，让人感到不适，同时也浪费了大量的电能。70年代中后期，我国的工程设计人员开始进行空调系统节能控制方面的研究工作。在目前应用的系统中往往偏重于设备的运行管理控制方法，具体控制方法上，基本上采用多个回路的PID控制。各种类型的PID控制器因其参数物理意义明确、易于调整，并且具有一定的鲁棒性，因而得到了广泛的应用。
国外在上世纪中期就开始研究如何改进PID控制方式了，并一直在尝试将其研究成果应用到空调控制领域。起初科研人员试图将1942年由Ziegler和Nichols提出的简称为Z-N的整定公式以及1953年Cohen和Coon在Z-N公式的基础上提出的一种考虑了被控过程时滞大小的C-C整定公式引进到空调控制领域，但是由于常规PID控制器的传统整定方法往往是技巧多于科学，整定参数的选择取决于多种因素，如被控过程的动态性能、控制目标以及操作人员对过程的理解等等，回路整定费时费力，过程特性及操作条件的频繁变化，操作人员对回路整定方法不熟悉更容易造成整定失误。
随着计算机技术的发展以及基于专家知识经验的智能控制理论的发展，上世纪70年代根据闭环响应特性确定控制过程的理论渐渐成熟，科研人员意识到没有其它控制策略而仅凭PID控制器本身是无法完成对各种过程动态特性识别的。在这种背景下，1984年瑞典著名自动控制学者K. J. Astrom提出了基于继电反馈的方法，并首次把基于继电器反馈的自适应PID控制系统应用于空调控制系统中。Seem.J .E在1998年把单环PID控制应用于暖通空调系统，且由于结构简单，很容易被理解和应用，所以很快被应用于实践。近年来国外对于Fuzzy-PID的研究己经由先期的利用基于专家经验的模糊控制技术实现PID参数调整的研究，逐渐转向基于人工神经网络、遗传理论的模糊复合控制技术与传统控制技术相结合的复杂控制，以获取更好的控制效果。近几年在国外己经有一些智能控制技术与传统控制技术相结合的研究成果在空调领域得以应用。
近20年来，在理论研究的基础上，具有模糊推理的自整定PID控制器也相继问世，模糊推理功能的PID参数自整定控制器正逐步商品化本文来自优/文(论"文?网，
毕业论文 www.youerw.com，如日本三菱电机公司在1998年开发了MACTUS 210系列的模糊PID自校正调节器。这类控制器用模糊控制规则和推理.去优化PID控制器的参数，有较强的适应性，但调节过程复杂。口本山武、霍尼韦尔公司在1995年开发出了商品化的SDC30系列智能型数字调节器，由人工神经元和模糊控制来整定PID控制器参数。
国内目前尚未自行研制出成功的商品化模糊PID自整定控制器，主要原因有两个:第一，自整定技术是一门集自适应控制、智能控制、自动化过程控制为一体的高科技工程新技术，由于商业上保密的原因，国外许多关键设计技术细节都没有公开发表，如何在线利用最少的被控过程数学模型信息来自动获取鲁棒性强且可靠的最优化PID整定参数，以适应不同的被控过程，这种理论及实践方法在国内还处在理论分析、仿真实验阶段。第二，自整定控制器是集微处理计算机、新型精密电子元器件及高密度的工艺制作技术为一体的高集成度的自动化仪表，国内在这些方面与国外同类技术差距甚远，影响了国内自整定控制器商品化的研制。
综上可以看出，智能控制技术，尤其是模糊控制技术，与传统控制技术相结合的研究己经成为国内外学者研究的重要方面之一，而且己经有了一定的理论成果。但是由于国内对于该方面的研究起步较晚，与国外相比落后较多，尤其对智能建筑暖通空调系统这样一个典型的大滞后、时变、非线性系统，其控制模式尚处于开发阶段，将模糊控制技术与传统控制技术相结合应用于暖通空调系统，则对于提高暖通空调系统运行的稳定性和可靠性都具有较高的理论价值和实际意义。因此模糊复合控制技术在暖通空调控制系统中的应用研究是可行的，并且具有相当的研究价值。 常规PID控制器本身存在的一些缺陷，使得它在实际应用中的控制效果不是很理想。由最优控制理论可知，当被控对象模型及扰动模型己知时，由此得出最优状态调节器可等效为一个具有一组特定参数的PID控制器。然而在实际应用中被控对象模型和扰动模型往往是不精确的时变的甚至是不可知的，于是对于具有一组固定参数的PID控制器来说，问题就出现了。首先当被控对象模型与实际对象之间出现偏差时根据模型确定的PID控制器参数通常不再是最优的了。因此当被控对象模型为不可知或时变时要确定最优PID控制器参数将变得十分困难;其次PID控制器之所以能够在过程控制领域获得广泛地应用，原因之一，是因为在实际的应用中PID控制器的设计可只借助于系统输出等反馈信息进行控制，从而减少了控制系统对对象模型的依赖性。但是这种单纯依靠反馈信息的控制方式对于具有迟延特性的被控对象来说，由于反馈量往往不能及时地反映对象模型和扰动的变化，使得PID控制器输出总是不能跟上对象模型和扰动的变化。所以常规的PID控制器对于这类对象的控制效果很不理想;再次，一个实用的PID控制器至少是一个两自由度的控制器，用工程整定法(如Z-N法临界、比例带法)等进行参数整定时，由于各参数的控制效果存在一定程度的祸合，因此为找到一组最佳参数需要运行人员进行反复地调试，这无疑降低了工作效率。为解决上述问题，控制学家及工程设计人员在不断改进PID控制方案的同时，将智能控制等新型控制技术引入到暖通空调控制领域，并取得了丰硕的成果。
暖通空调控制系统的主要控制对象是空调的温度和湿度，它们是纯滞后的大惯性被调量，整个控制过程与环境条件及空调系统本身等诸多因素密切相关，是一个具有多输入多输出、典型的强耦合、参数时变的非线性系统。目前采用的常规的PID控制，其参数都是依赖工作人员的工程经验，在工程现场加以整定。由于系统时间常数较大，不仅调整费时费力，性能指标也往往不能令人满意，几乎无法提及节能要求。3569
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