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1、室內(nèi)熱環(huán)境智能控制系統(tǒng)研究 1概述 隨著人們對舒適生活環(huán)境的追求和國家對節(jié)能減排的大力推行，構建一個舒適又節(jié)能的居住環(huán)境成為當下研究的熱門問題。由于室內(nèi)熱環(huán)境是一個繁雜的多變量系統(tǒng)，系統(tǒng)中的各變量之間存在有非線性、強耦合以及各種無法確定的因素，所以很難控制。目前，在多輸出模糊控制器的設計中，大都通過輸出解耦，將多變量轉化為多個單輸出系統(tǒng)，降低了控制精準度。為了解決多輸出系統(tǒng)的耦合的問題，針對熱環(huán)境模糊關系建立了一種基于左半張量積的新型模糊關系矩陣模型減少傳統(tǒng)模糊控制規(guī)則建立和推導的復雜性，使運算簡便、精準度提高，從而得到更可靠的輸出數(shù)據(jù)。同時，搭建了一套完整的智能控制系統(tǒng)

2、，通過智能感知周圍環(huán)境溫濕度，自動控制風量、智能切換通風口，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)、按需送風，提升智能家居的便利、舒適與節(jié)能性。 2基于左半張量積的熱環(huán)境建模 2.1矩陣左半張量積表示模糊集合 為簡便下文熱舒適度控制模型的描述，需定義一些符號。 2.2模糊關系矩陣的結構體系 如圖1模糊關系下的模糊結構圖所示，利用矩陣的左半張量積運算，通過建立起的輸入與輸出變量之間的模糊關系矩陣，從而得到一個完整的模糊結構體系來實現(xiàn)數(shù)字化模糊控制。 3室內(nèi)熱舒適度評價指標 PMV(PredictedMeanVote)是基于從人的感覺的物理

3、考察從而而顯示溫熱舒適性的指標，由丹麥理工大學的PovlOleFanger教授在1967年提出。該PMV指標[3]由溫度[℃]、相對濕度[%]、氣流速度[m/s]、平均熱輻射[℃]4個環(huán)境因素以及人體的當時代謝量[met]、衣著量[cio])所決定。根據(jù)夏季東營居民穿衣習慣和生活規(guī)律，做出假設[4]：人體所做機械功W=0；人在室內(nèi)靜坐休息時相應的新陳代謝率為M=1met；在室內(nèi)身著夏裝，取熱阻I。=0.5clo；室內(nèi)風速取0.2m/s；室內(nèi)平均輻射溫度等于室內(nèi)溫度，即tr=ta。在以上假設條件下，則只有空氣溫度、相對濕度兩個因素影響室內(nèi)人體熱舒適度。 4室內(nèi)熱舒適度控制模型

4、 4.1室內(nèi)各變量關系模型 一個室內(nèi)的熱環(huán)境中，想要調(diào)節(jié)環(huán)境中各個變量使其處于人體舒適區(qū)主要是通過調(diào)節(jié)環(huán)境中的溫濕度的來實現(xiàn)的，但是空調(diào)設備的設定值與室內(nèi)的實際溫度之間是存在差異的，需要找到兩者的關系。另外，處在室內(nèi)的不同位置的溫度以及溫度改變速度都不同，所以在空調(diào)設備中設置多個出風口，以保證人在室內(nèi)的任何位置都能處在人體舒適區(qū)。為了得到室內(nèi)溫濕度與空調(diào)的設定值之間的關系，這里建立室內(nèi)熱環(huán)境的模糊關系矩陣模型[5]：（1）現(xiàn)場采樣獲得系統(tǒng)的n組輸入輸出數(shù)據(jù)對，包含有空調(diào)設定溫度、空調(diào)設定風速、空調(diào)設定濕度、室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度。（2）對以上每一個模糊變量模糊化，圖4中其隸屬度函數(shù)

5、。 4.2實驗模擬與仿真 實驗的兩間房間尺寸為長×寬×高=7.6m×7.2mx3.6m，對A房間裝置中錄入半張量積算法，B房間不做處理使用普通制冷系統(tǒng)，采用熱舒適度測試系統(tǒng)進行測試。手動輸入各參數(shù)值，該系統(tǒng)便會自動計算得出PMV值。當室內(nèi)環(huán)境達到穩(wěn)定狀態(tài)后，每間隔10分鐘，采樣一次，在2019年9月11-13日采樣。 5智能控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 利用上文原理，構造了一個空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)主要分為自動和手動兩種模式。 5．1自動模式 利用多個傳感器對室內(nèi)不同區(qū)域溫度濕度等實時檢測，通過開發(fā)的APP將

6、檢測到的數(shù)據(jù)傳入后臺服務器進行顯示，利用建立的室內(nèi)熱環(huán)境模糊關聯(lián)模型對數(shù)據(jù)進行分析（多變量解耦和等）得到需要給空調(diào)設置的溫度，將結果自動返回給空調(diào)，使空調(diào)的自動調(diào)節(jié)達到人體最舒適的溫度。 5．2手動模式 該模式主要針對同一房間不同位置的人們，不同的人對空調(diào)溫度的需求是不同的，針對這一問題空調(diào)設立了多個通風口，使得同一房間不同位置的人們可以根據(jù)自己的需求調(diào)節(jié)的至使自己滿意的溫度，實現(xiàn)了同一室內(nèi)多個溫區(qū)。 6結語 良好的室內(nèi)熱舒適環(huán)境利于人類的身體健康、降低室內(nèi)的能源消耗、提高人們的生活質量。該系統(tǒng)對多個舒適度指標進行控制，隨著人體舒適感的變化來改變舒適度的控制，達到實時控制的效果，改變了傳統(tǒng)非實時、僅對室內(nèi)溫度進行控制的單一控制；該系統(tǒng)以使人體舒適為前提，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各個參數(shù)，使系統(tǒng)的功耗達到最??；提出的新模型成功應用于室內(nèi)熱環(huán)境控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對系統(tǒng)多變量的模糊控制，避免了原有算法的繁雜過程，使得運算更精簡。而且，該方法也可用在別的不能進行多輸出解耦系統(tǒng)中，具有廣泛的應用前景。