電子膨脹閥調(diào)節(jié)蒸發(fā)器過熱度的控制算法

1、電子膨脹閥調(diào)節(jié)蒸發(fā)器過熱度的控制算法復(fù)雜性等條件的制約，實際中應(yīng)用的不多。對蒸發(fā)器這樣模型易受外界影響而發(fā)生變化的系統(tǒng)，要獲得好 的控制效果，除了采用自適應(yīng)算法，輸入或輸出論域優(yōu)化兩種情況。 在線優(yōu)化時，人擔(dān)負(fù)著辨識系統(tǒng)模型和優(yōu)化控制的雙重任務(wù)，這兩種 任務(wù)直是控制理論難于協(xié)調(diào)的矛盾?？紤]到制冷系統(tǒng)控制的安全性和 實時性要求，采用離線優(yōu)化的方法。2優(yōu)化目標(biāo)及優(yōu)化參數(shù)同其他 優(yōu)化方法樣，遺傳算法也有優(yōu)化目標(biāo)，但在遺傳算法中它還有個專有 的名稱，性能評價指標(biāo)，用以計算各樣本的適配值。性能評價指標(biāo)根 據(jù)所求解的問確定。在蒸發(fā)器過熱度控制系統(tǒng)中。選取的優(yōu)化1標(biāo)為 際值的偏差，7為采樣周期為采樣次數(shù)，即

2、第次采樣，亥u；力=2, 2, 1為閥開度的變化；冰2為加權(quán)系數(shù)。過熱度偏差的平方利作為優(yōu)化目標(biāo)之，既可反映過熱度反應(yīng)的 速度，可反映過熱度穩(wěn)態(tài)偏左。將閥開度變化的平方和作為個性能指標(biāo)的原因在減小電子膨 脹閥開度變化可使調(diào)節(jié)過程平穩(wěn)。1時，有利于提高電子膨脹閥及其 驅(qū)動電路的壽命。近年來，許多學(xué)者用遺傳算法自動生成模糊控制；！如勺控制 規(guī)則和炎屬度函數(shù)，提出了許多方法。這些方法可以歸為兒類由人設(shè)定模糊控制規(guī)則的集合，只學(xué)習(xí) 生成模糊集合的隸屬度函數(shù)，2由公設(shè)娜，數(shù)呢，只學(xué)觀開始越來越 多地受到敢視。但模糊控制規(guī)則及隸屬度納數(shù)的確定依賴于人的經(jīng) 驗。，模糊拉制輸入變量較多或輸入論域所定義的模糊變

3、量較多時， 模糊控制所能列舉的規(guī)則集合數(shù)非常大，要找出最優(yōu)的規(guī)則很困難， 有時甚至是不可能的。當(dāng)前翅模糊規(guī)則的優(yōu)化主要采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方 法。但由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較為4雜以及學(xué)習(xí)收斂性 差等問，至今沒有獲得令人滿意的結(jié)果。本文將遺傳算法引入蒸發(fā)器 過熱度的模糊控制中，使模糊控制具有定的自學(xué)習(xí)能力。1模糊控制蒸發(fā)器過熱度模糊控制系統(tǒng)1.其中，押分別為過熱 度偏差過熱度偏差變化率及執(zhí)行器的輸出的，度；和分別為它們對應(yīng) 的梭糊變最為所控制的參數(shù)過熱度1為。1隸屬度函數(shù)的形狀如角形 鐘形等1對控制性能的影響不是很大，而其幅寬的大小，也就是隸屬 度函數(shù)的重疊率對性能影響較大。如果隸屬度函數(shù)著

4、對這些區(qū)間的 輸，模糊擰制沒有輸出。咳1而收斂性不好；如果隸屬度函數(shù)的幅寬 過大，規(guī)則間相互影響加人。采用對稱全交迭的角形函數(shù)作為隸屬役 數(shù)。付輸入論域和輸出論域分別選擇不同的比例因了心=35沿=70, 沁=0.5,將輸入論域乃和輸出論域仍分別化為7范圍，并定義51模 糊子取負(fù)人規(guī)負(fù)小，廠，及1小找心，它們的隸，度函數(shù)如閣2,其 中，為影響隸屬度函數(shù)形狀待優(yōu)化的參數(shù)。模糊控制規(guī)則1采用，大 取小1算法作為模糊推理方法，以重心法作為解模糊的方法。2遺傳算法優(yōu)化模糊控制的隸屬度函數(shù)遺傳算法人是種模擬生 物群體遺傳和進(jìn)化機理的優(yōu)化算法，實質(zhì)上是進(jìn)化論的數(shù)學(xué)模型沿9 磁翻離線，菟，規(guī)則分階段學(xué)4模糊規(guī)

5、則和模糊集介的濃屬度函數(shù)同 時學(xué)習(xí)模糊控制規(guī)則和模糊集合的隸屬度函數(shù)。對定轉(zhuǎn)速壓縮機的制冷系統(tǒng)，蒸發(fā)器過熱度控制可簡化為單輸 入輸出系統(tǒng)，此時過熱度與電子膨脹閥開度的對應(yīng)關(guān)系較為簡單，模 糊控制規(guī)則也較為簡單，我們所關(guān)心的只是過熱度與閥開度之間的定 量關(guān)系。為此選擇方法即由人設(shè)定模糊控制規(guī)則的集合，只學(xué)4生成 模糊集合的汆屈度函數(shù)。選擇付稱全交迭的角形函數(shù)作隸屬度函數(shù)2,對于輸入論域0 和輸出論域的隸屬度函數(shù)，有3個可優(yōu)化的參數(shù)，分別為，3.2.2遺傳算法的步笈編碼。應(yīng)用遺傳算法的關(guān)鍵之是遺傳編碼 問，即染色體的結(jié)構(gòu)。遺傳算法優(yōu)化的參數(shù)只有3個，即。131參數(shù) 取值都為07,可隨機產(chǎn)生07之間

6、的整數(shù)，并將它們轉(zhuǎn)化為進(jìn)制，即 完成遺傳算法編碼。如采優(yōu)化的參數(shù)較多。就應(yīng)充分考慮各參數(shù)之間 的組成結(jié)構(gòu)以及相互的約，條件等問，否優(yōu)化過程尤法迸。產(chǎn)生初始樣本群。隨機產(chǎn)生定數(shù)目的染色體即定數(shù)目候選的規(guī) 則作為初始樣本，設(shè)定最大的迭代次數(shù)86610,數(shù)。這里取初始樣求 各柞本的適配值。確定最優(yōu)化的指標(biāo)數(shù)人用每個樣本對應(yīng)的組尋優(yōu)參 數(shù)進(jìn)行實驗，求出相應(yīng)的指標(biāo)數(shù)值。并按從優(yōu)到劣的次斤排列。則繁 殖。求出各樣本的繁殖概率對種群中各樣本，按它的乃值選擇不同的 數(shù)董，作為父母樣本，并隨機地兩兩配對，用交叉和變異的方法繁殖 后代。交叉運算。在父母樣本4忍的字符串中隨機地產(chǎn)生個分?jǐn)帱c, 將分?jǐn)帱c之后的子串互換

7、，生成2個子女樣本，15如變異。在每個 子女樣本的字符串中隨機地7選擇。將新產(chǎn)生的子女樣本加入原種群 中，求岀新樣本的指標(biāo)函數(shù)值。在擴(kuò)充后的種群中選出，個好的樣本, 組成新種群。轉(zhuǎn)到步驟3直至達(dá)到迭代的終止條件。將最好的樣木編碼轉(zhuǎn)成優(yōu)化參數(shù)3實驗裝置實驗系統(tǒng)3,其中 制冷裝置的組成部件及其主要參數(shù)如下。使用電壓22050出，名義功率745.,工質(zhì)只12,氣缸行程容積 32.71冷凝器為翅片朽或風(fēng)冷詹內(nèi)徑，而外3蒸發(fā)器為光裸螺旋管 式，浸在冷媒水中。蒸發(fā)盤管為光管，其內(nèi)徑13,外徑15長為131 冷媒水水相為圓筒型，直徑700選用，215直動型電了膨脹閥。采用 直流12,供電，相步進(jìn)電機驅(qū)動，1

8、2相勵磁，驅(qū)動頻率35脈沖8, 全閉到全開步數(shù)為320個脈沖。為使蒸發(fā)器負(fù)荷可變，在其底部放置了個電加熱器，迎過調(diào)壓 器調(diào)節(jié)加熱器的輸入屯吒，從而改變其加熱量。加熱功率通過功率讀 岀。為了提高蒸發(fā)器的效率，并保持冷媒水的溫度均勻，蒸發(fā)，水 箱中部安置個小吧攪拌器。在制冷系統(tǒng)開始工作之前啟動攪拌器。攪 拌器電動機的轉(zhuǎn)速不可調(diào)。71為了防止停機過程中制冷劑的遷移作用。在膨脹前有個電磁?？刂破鲄?shù)，1比例系數(shù)幻旭7積分系數(shù)分系數(shù)60微分系數(shù)乃 1 = 15實驗中發(fā)現(xiàn)，由，控制系統(tǒng)各種千擾作用，過熱度采樣帶有噪 聲。使得控制不能正常工作，故系統(tǒng)實際采用的是朽控制?？刂平Y(jié)果 5.2栽由可得蒸發(fā)器動態(tài)特性

9、參數(shù)乃二8； 3, 8=0.28脈沖。根據(jù)實 驗得到的吃和乃，采用辦等5提出的經(jīng)驗公式，可以得至蒸發(fā)器冷媒 水側(cè)電加熱器開啟與關(guān)閉，不會使水溫突然變化。實驗中，采用改變 過熱度設(shè)定來驗證1控制的效果。改變前過熱度設(shè)定在7,膨脹閥累 計脈沖數(shù)在120130變化，蒸發(fā)器入口溫度為3佐右，出口在10,右, 在，175, 8,過熱度設(shè)定改變?yōu)?,過熱度設(shè)定增加，1控制使膨脹 陶累計脈沖數(shù)減小到左右，蒸發(fā)器入口溫度下降至0.5,右，出口溫 度無明顯的變化，大約經(jīng)過8, 8過熱度過渡到新的設(shè)定值。從超調(diào) 量看，過熱度有個較明顯的過沖。4.2用遺傳算法優(yōu)化的模糊控制根 據(jù)優(yōu)化的隸屈度函數(shù)。得到的模糊控制2它

10、是在微機上采用刖1；語 言的模糊控制1具箱離線卞成的?？刂茖嶒灲Y(jié)果6.r累計脈沖數(shù)8蒸發(fā)器進(jìn)出口溫度和冷媒水溫度是電子膨脹閥 控制器程序中所必須的3個值，它們經(jīng)過入0595和1324放大后，輸 入單片機，再由單片機經(jīng)巾亍口發(fā)送個機記沾從小。4實驗驗證4.1常規(guī)，10控制為了對比遺傳算法優(yōu)化的模糊控 制其他常規(guī)算法的模糊控制，首先進(jìn)行了常規(guī)，10控制實驗。為方便地得到，參數(shù)。將蒸發(fā)器過熱度，電子膨脹的響應(yīng)扣1 階帶延遲的傳遞數(shù)近似數(shù)和力可以由過熱度對電子膨脹閥脈沖階躍 變化的響應(yīng)曲線求得，4.栽殳盞七鵬駛由，模糊控制進(jìn)口出口過熱度閥開度，1控制串 口過熱度設(shè)定值在2500樹由7戰(zhàn)變?yōu)?,蒸發(fā)器入

11、口溫度由4.7改右 下降至2.5改右，蒸發(fā)器出口過熱度無明顯變化，過渡過程大約經(jīng)歷 實驗系統(tǒng)在9超行100, 6后，過熱度在3501時，設(shè)定值，由9傲變 為6氣，蒸發(fā)器口溫度由2，右上升至4.5,右，蒸發(fā)器出口溫度稍 有下降，過渡過程大約經(jīng)歷18, &由6可，所得到的控制，能夠?qū)崿F(xiàn) 過熱度的快速穩(wěn)定控制。4.3兩種控制的對比投糊控制與1拉制效汜的付比如17在時間 坐標(biāo)上進(jìn)行了平移。在過熱度設(shè)定值由7傲變?yōu)?時，控制的過熱度 上升比模糊控制的快，似超調(diào)景要比模糊控制的大。過渡過程，控制 的閥。斤度有個明顯的過沖。而模糊控制的則較小。過熱度穩(wěn)定后， 過熱度值因控制系統(tǒng)噪聲的影響，1控制和模糊控制看不出區(qū)別，但 模糊控制的電子膨脹閥開度變化明顯要小得多，模糊控制的過熱度變 化應(yīng)該比，1控制的平穩(wěn)。5結(jié)論將遺傳算法引入蒸發(fā)器過熱度模糊控制的隸屬度函數(shù)優(yōu) 化。取得以好的控制效果。1技制實驗發(fā)現(xiàn)，由于控制系統(tǒng)各種干擾 作用，過熱度采樣帶有噪聲，使得，10控制不能正常工作，而，1控 制則有較好的抗下1擾能力。遺傳兌法優(yōu)化的模糊控制。拉制的效果對比明，1控制過熱度 的響應(yīng)比模糊控制的快，但超調(diào)量要比模糊控制的大；調(diào)節(jié)過程中， 1控制的開役有外明顯的過沖，模糊控制則較??；過熱度穩(wěn)定后，模 糊控制的電子膨脹閥開度變化明顯要小得多，說明