基于WLAN與單神經(jīng)元自適應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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1 空調(diào)系統(tǒng)控制原理
控制原理：通過(guò)新、回風(fēng)道內(nèi)設(shè)置的溫濕度傳感器分別檢測(cè)新風(fēng)、回風(fēng)的溫濕度，經(jīng)過(guò)單元控制器的計(jì)算比較，確定系統(tǒng)空氣處理機(jī)的運(yùn)行工況，并輸出相應(yīng)的信號(hào)控制新／回風(fēng)及排風(fēng)風(fēng)閥的開(kāi)度比例，并調(diào)節(jié)新回風(fēng)混合比，達(dá)到節(jié)能的目的。在風(fēng)道內(nèi)設(shè)有防凍開(kāi)關(guān)，當(dāng)風(fēng)溫低于設(shè)定溫度時(shí)，切斷風(fēng)機(jī)電路停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，并通過(guò)與新風(fēng)入口風(fēng)閥執(zhí)行器的連鎖，關(guān)閉新風(fēng)閥。同時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)控制器輸出報(bào)警信號(hào)。本文主要研究的是對(duì)溫濕度的控制問(wèn)題。
2 硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)包括3大部分：主機(jī)(含數(shù)據(jù)庫(kù))，現(xiàn)場(chǎng)控制部分和WLAN控制部分，其中硬件設(shè)計(jì)包括WLAN控制模塊的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)控制器及其外圍電路設(shè)計(jì)兩部分。WLAN控制模塊是該系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)主機(jī)與控制器之間信息的傳輸。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
現(xiàn)場(chǎng)控制部分由帶串口(RS232或RS485接口)的控制器及其外圍電路、溫濕度傳感器等組成，從傳感器測(cè)得的相應(yīng)數(shù)值將定期發(fā)送到無(wú)線控制模塊交主控機(jī)處理?？刂破鞑捎肞ID等算法對(duì)空調(diào)末端組各種閥門進(jìn)行控制，并負(fù)責(zé)各采樣點(diǎn)的溫濕度采樣值的顯示與上傳。
現(xiàn)場(chǎng)控制器的設(shè)計(jì)主要包括：AT89S52單片機(jī)、輸入、輸出電路，4x4點(diǎn)陣鍵盤電路，存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，字符液晶或數(shù)碼管顯示電路，掉電保護(hù)電路及上下限保護(hù)電路等。其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
WLAN控制模塊的設(shè)計(jì)：系統(tǒng)中采用ADAM4550無(wú)線調(diào)制解調(diào)模塊作為中間數(shù)據(jù)采集器，ADAM-4550是一款新型直序擴(kuò)頻無(wú)線調(diào)制解調(diào)器。它在2．4 GHz ISM頻段上工作，無(wú)須申請(qǐng)執(zhí)照。它提供了可用于通訊的RS-232和RS-485接口，通訊速率可達(dá)到115．2 kbps。它使用1 Mbps的廣播速率以半雙工方式工作。調(diào)制解調(diào)器具有100 mW的輸出功率。使用其背面的拉桿天線時(shí)，可以有150 m的有效傳輸距離。當(dāng)使用研華提供的高增益外接支桿式天線時(shí)，它的通訊范圍有可能超過(guò)20km(開(kāi)闊空間)。
3 軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)系統(tǒng)功能要求，軟件設(shè)計(jì)分為兩部分：
現(xiàn)場(chǎng)控制器的軟件設(shè)計(jì)主要由數(shù)據(jù)采集程序、初始化程序、算法控制運(yùn)算程序、參數(shù)發(fā)送及顯示程序、故障診斷報(bào)警程序等組成。軟件功能為實(shí)時(shí)采集溫濕度、設(shè)備報(bào)警、風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)等模擬、數(shù)字信號(hào)，根據(jù)控制算法通過(guò)控制新回風(fēng)閥及冷熱水的開(kāi)度大小進(jìn)行溫濕度的控制。
主機(jī)控制軟件包括數(shù)據(jù)庫(kù)(用DELPHI編程)，溫濕度查詢、接收火盜警信號(hào)，然后進(jìn)行相應(yīng)處理后給下位機(jī)即現(xiàn)場(chǎng)控制器發(fā)出指令，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔和歸表以便查詢調(diào)用。
4 單神經(jīng)元自適應(yīng)PID算法控制
單神經(jīng)元作為構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單位，具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于計(jì)算。傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器也具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便和參數(shù)整定與工程指標(biāo)聯(lián)系密切等特點(diǎn)。將兩者結(jié)合，可以在一定程度上解決傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器對(duì)一些參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)進(jìn)行有效控制的不足。
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