中国铁建电气化局集团南方工程有限公司湖北武汉430071
摘要通风空调工程作为地铁机电施工中的一个重要的环节，为乘客提供了舒适卫生的乘车环境，为整个车站设备能够正常的运行提供了可靠的运行环境，受制于初期的建设成本以及地下工程空间的限制，往往没有单独对弱电机房设置恒温恒湿空调系统，只借助车站的中央空调以及对应的BAS系统对其进行调节，在实际运行的过程中温度，湿度控制与车站运营负荷的矛盾日益凸显，如何在控制车站运营负荷的同时有效的对主要的设备机房的湿度进行控制逐渐成为一个重要的课题。
关键词：空调系统PID控制模糊控制湿度控制弱点机房
前言
杭州地铁整体设计为一次泵变流量系统，在保证制冷主机冷冻水的恒定，以提高制冷效率的同时，通过改变末端水系统电动调节阀的开度对进入末端水系统的流量进行控制。借助我们常说的冷冻水系统的PID控制对整个车站负荷进行控制，从而达到降低能耗的作用。原理示意图如图1所示。
1.地铁车站空气处理过程图
地铁车站采用的通风与空调的控制系统，控制对象非常复杂，有些控制环节表现出很强的时滞、时变、非线性的特性，温度、湿度、空气污染度分别独立控制，控制器都是采用PID控制器，这些常用的控制器参数是固定的。地铁车站设备房地处地下空间，受外部环境影响很小，设备发热量等相对恒定，湿度和房间负荷变化较小，而车站公共乘车区域受季节、气流、人流量等影响，温湿度及负荷变化较大，车站大小系统共用一套冷机，在PID控制器控制参数固定的情况下，被控房间的换热，湿度反馈相对冷机的反应相对滞后，对这种大滞后、强扰动且被控对象未知或是时变的地铁中央空调系统系统实施常规PID控制往往效果欠佳。往往造成公共乘车区域温度过低，车站负荷能耗过大或者公共区乘车区域温度适中，弱电设备用房湿度过高，引起设备短路损坏等。
由车站空气处理过程焓湿图可得：
在制冷季车站空调采用小新风模式工况下（室外空气焓值＞空调回风焓值），机房温度控制在25摄氏度的时候机房的相对湿度高达80%，影响到设备的正常及安全。
2冷冻水模糊PID控制原理
模糊控制将操作人员的经验作为知识存入计算机系统，它不依赖于对象的数学模型，鲁棒性强，能够很好地克服传动系统中模型参数变化和非线性等不确定因素，而模糊PID控制算法可以在线直接对控制参数进行整定，能够更好地适应控制系统的需求，使系统具有响应速度快、超调小、稳态精度高、鲁棒性好的特点
末端冷冻水工作在变流量状态时，采用供回水压差进行调节。由压力传感器测得的供回水压差，经过A／D转换器转换后送入控制器，与给定值进行比较，产生误差信号e及误差的变化率ec，通过模糊推理，产生用于PID调节的三个参数Kp、Ki、Kd的具体数值。冷冻水的模糊PID控制原理如图2所示
令e（k）表示离散化的当前采样时刻的误差值，e（k－1）和e（k－2）分别表示前一个和前两个采样时刻的误差值，则有：
3模糊PID控制下参数的修正
依据模糊PID控制的思路找到PID控制器三个参数与温度偏差e和温度偏差变化率ec之间对应的模糊关系在线自整定参数Δkp，Δki，Δkd值，在运行中通过不断检测e和ec，再对3个参数kp，ki，kd进行在线校正，以满足在不同偏差e和偏差变化率ec时，对控制器参数的不同要求，从而使被控对象有良好的动、静态性能，而且计算量小，易于单片机的实现。
一般来说有如下规律：
当|e|较大时，kp取较大的值、kd较小的值，为抑制可能出现的过饱和，应对积分ki加以限制（ki=0）。
当|e|为中等大小时，kp取较小的值，适当的ki和kd，同时保证系统有较快的响应速度，kd的取值应尤为关注。
当|e|较小时，kp和ki应取较大的值；同时为抑制控制系统在设定值附近出现震荡，并考虑系统的抗干扰性能，当|ec|的值较小时，kd通常取值为中等大小；当|ec|的值较大时，kd的值可以取小一些。
4仿真研究
本次试验的主要目的选取合理的参数来维持空调房间的温、湿度在工艺要求的范围内，从而达到降低空调整体能耗的作用。试验过程中我们选取设备用房中公安通讯设备机房、公共通讯设备室、AFC设备室、综合监控设备室4个主要的设备机房的空调系统作为被控对象。其传递函数为：G（s）=Keτ0s/T0s+1
式中：G（S）为对象传递函数，K为对象静态放大系数，τ0为对象纯滞后时间，T0为对象时间常数。如采用传统的PID控制，只要τ0、T0改变，要重新设计Kp、Ki、Ku的PID控制器。采用模糊控制在线对参数调整，不用都重新设计PID控制器。
通过研究发现，可以看出模型参数变化后模糊PID控制的阶跃响应曲线基本没有变化，而普通PID的控制曲线却发生了较大变化。
5结束语
本文对空调系统的控制系统进行了分析，并通过仿真研究，证实了应用仿真计算的方法对地铁车站PID控制器参数进行修正，不仅有效地解决了机房温度控制系统的存在的滞后性强、超调量大等问题，提高了控制系统的静态性能和动态性能，有效的保证了使车站的弱电设备机房也能在合理的温湿度环境下运行。
参考文献
［1］梁春生，智勇．中央空调变流量控制节能技术［M］．北京：电子工业出版社，1998．
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