[发明专利]一种基于密闭空间的温湿度系统的建模和控制方法

权利要求书

1.一种基于密闭空间的温湿度系统的建模和控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：基于机理分析法与阶跃响应系统辨识法，建立密闭空间的温湿度系统模型；

S2：利用前馈补偿解耦方法，设计温湿度系统的控制系统解耦器；

S3：基于模糊控制和PID控制，设计温湿度系统的模糊自适应PID控制系统；

S4：设置模糊控制规则MATLAB仿真和控制系统Simulink仿真；

步骤S1的具体操作包括以下步骤，

S101：基于机理分析法和阶跃响应系统辨识法，建立密闭空间的温湿度系统模型为模型中，T₁＝R₁C₁为密闭空间的时间常数，为密闭空间的放大系数，Δθ_a为密闭空间内的空气温度增量，Δθ_c为密闭空间内的送风温度增量，Δθ_f为密闭空间外部干扰量换算成送风温度的增量；

S102：通过实验测取密闭空间的阶跃响应，得到密闭空间内温度的上升曲线为近似S形的非周期曲线；

S103：根据步骤S101中建立的密闭空间温湿度系统模型，结合步骤S102中密闭空间的阶跃响应测取结果，对密闭空间温湿度系统模型表达式的两边进行拉普拉斯变换，整理得到密闭空间温湿度系统模型的传递函数为

S104：通过两点法得到密闭空间温湿度系统模型的温度传递函数模型G₁₁(s)、湿度传递函数模型G₂₂(s)、温度上升对湿度的耦合通道传递函数模型G₂₁(s)、湿度上升对温度的耦合通道传递函数模型G₁₂(s)，相应的得到密闭空间温湿度系统模型传递函数模型矩阵为

步骤S2的具体操作包括以下步骤，

S201：根据步骤S1中建立的密闭空间的温湿度系统模型，选择前馈补偿解耦方法作为温湿度系统的控制系统解耦器；

S202：根据密闭空间温湿度系统模型传递函数模型矩阵，计算密闭空间的静态增益矩阵则系统的相对增益矩阵为

S203：根据通道之间的耦合程度和恒温箱系统的静态增益矩阵，得到前馈补偿通道的传递函数为

步骤S3的具体操作包括以下步骤，

S301：在密闭空间温湿度系统运行时不断检测系统的偏差e和偏差的变化ec；

S302：将系统的偏差e和偏差的变化ec作为控制器的输入，利用模糊推理输出PID控制器的K_p、K_i和K_d三个参数的增量，其中，K_p为偏差e(t)的比例因子，K_i为偏差的变化ec(t)的比例因子，K_d为系统输出的比例系数；

S303：利用十字交叉法确定模糊控制规则，选择三角形隶属函数，再使用重心法进行反模糊计算；

步骤S302中所述的模糊推理的规则为

步骤S4的具体操作包括以下步骤，

S401：构建模糊推理系统，将系统输入输出调整为两输入-三输出系统，之后在对系统输入输出每个模块进行具体设置后，编辑模糊规则；

S402：利用带规则观察器的模糊逻辑控制器对步骤S3中建立的模糊自适应PID控制系统进行设计与仿真。