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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(duì)舒適生活環(huán)境的追求和國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的大力推行，構(gòu)建一個(gè)舒適又節(jié)能的居住環(huán)境成為當(dāng)下研究的熱門(mén)問(wèn)題。由于室內(nèi)熱環(huán)境是一個(gè)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(qiáng)耦合以及各種無(wú)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(shè)計(jì)中，大都通過(guò)輸出解耦，將多變量轉(zhuǎn)化為多個(gè)單輸出系統(tǒng)，降低了控制精準(zhǔn)度。為了解決多輸出系統(tǒng)的耦合的問(wèn)題，針對(duì)熱環(huán)境模糊關(guān)系建立了一種基于左半張量積的新型模糊關(guān)系矩陣模型減少傳統(tǒng)模糊控制規(guī)則建立和推導(dǎo)的復(fù)雜性，使運(yùn)算簡(jiǎn)便、精準(zhǔn)度提高，從而得到更可靠的輸出數(shù)據(jù)。同時(shí)，搭建了一套完整的智能控制系統(tǒng)

2、，通過(guò)智能感知周圍環(huán)境溫濕度，自動(dòng)控制風(fēng)量、智能切換通風(fēng)口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、按需送風(fēng)，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(jiǎn)便下文熱舒適度控制模型的描述，需定義一些符號(hào)。 2.2模糊關(guān)系矩陣的結(jié)構(gòu)體系 如圖1模糊關(guān)系下的模糊結(jié)構(gòu)圖所示，利用矩陣的左半張量積運(yùn)算，通過(guò)建立起的輸入與輸出變量之間的模糊關(guān)系矩陣，從而得到一個(gè)完整的模糊結(jié)構(gòu)體系來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化模糊控制。 3室內(nèi)熱舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo) PMV(PredictedMeanVote)是基于從人的感覺(jué)的物理

3、考察從而而顯示溫?zé)崾孢m性的指標(biāo)，由丹麥理工大學(xué)的PovlOleFanger教授在1967年提出。該P(yáng)MV指標(biāo)[3]由溫度[℃]、相對(duì)濕度[%]、氣流速度[m/s]、平均熱輻射[℃]4個(gè)環(huán)境因素以及人體的當(dāng)時(shí)代謝量[met]、衣著量[cio])所決定。根據(jù)夏季東營(yíng)居民穿衣習(xí)慣和生活規(guī)律，做出假設(shè)[4]：人體所做機(jī)械功W=0；人在室內(nèi)靜坐休息時(shí)相應(yīng)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(fēng)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(shè)條件下，則只有空氣溫度、相對(duì)濕度兩個(gè)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(guān)系模型 一個(gè)室內(nèi)的熱環(huán)境中，想要調(diào)節(jié)環(huán)境中各個(gè)變量使其處于人體舒適區(qū)主要是通過(guò)調(diào)節(jié)環(huán)境中的溫濕度的來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是空調(diào)設(shè)備的設(shè)定值與室內(nèi)的實(shí)際溫度之間是存在差異的，需要找到兩者的關(guān)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(shè)備中設(shè)置多個(gè)出風(fēng)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(shè)定值之間的關(guān)系，這里建立室內(nèi)熱環(huán)境的模糊關(guān)系矩陣模型[5]：（1）現(xiàn)場(chǎng)采樣獲得系統(tǒng)的n組輸入輸出數(shù)據(jù)對(duì)，包含有空調(diào)設(shè)定溫度、空調(diào)設(shè)定風(fēng)速、空調(diào)設(shè)定濕度、室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度。（2）對(duì)以上每一個(gè)模糊變量模糊化，圖4中其隸屬度函數(shù)

5、。 4.2實(shí)驗(yàn)?zāi)M與仿真 實(shí)驗(yàn)的兩間房間尺寸為長(zhǎng)×寬×高=7.6m×7.2mx3.6m，對(duì)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(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。手動(dòng)輸入各參數(shù)值，該系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)計(jì)算得出PMV值。當(dāng)室內(nèi)環(huán)境達(dá)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(shí)現(xiàn) 利用上文原理，構(gòu)造了一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)主要分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式。 5．1自動(dòng)模式 利用多個(gè)傳感器對(duì)室內(nèi)不同區(qū)域溫度濕度等實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過(guò)開(kāi)發(fā)的APP將

6、檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳入后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行顯示，利用建立的室內(nèi)熱環(huán)境模糊關(guān)聯(lián)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（多變量解耦和等）得到需要給空調(diào)設(shè)置的溫度，將結(jié)果自動(dòng)返回給空調(diào)，使空調(diào)的自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到人體最舒適的溫度。 5．2手動(dòng)模式 該模式主要針對(duì)同一房間不同位置的人們，不同的人對(duì)空調(diào)溫度的需求是不同的，針對(duì)這一問(wèn)題空調(diào)設(shè)立了多個(gè)通風(fēng)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(shí)現(xiàn)了同一室內(nèi)多個(gè)溫區(qū)。 6結(jié)語(yǔ) 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(zhì)量。該系統(tǒng)對(duì)多個(gè)舒適度指標(biāo)進(jìn)行控制，隨著人體舒適感的變化來(lái)改變舒適度的控制，達(dá)到實(shí)時(shí)控制的效果，改變了傳統(tǒng)非實(shí)時(shí)、僅對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)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(gè)參數(shù)，使系統(tǒng)的功耗達(dá)到最?。惶岢龅男履Ｐ统晒?yīng)用于室內(nèi)熱環(huán)境控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)多變量的模糊控制，避免了原有算法的繁雜過(guò)程，使得運(yùn)算更精簡(jiǎn)。而且，該方法也可用在別的不能進(jìn)行多輸出解耦系統(tǒng)中，具有廣泛的應(yīng)用前景。