毕业设计（论文）外文翻译
Fuzzy Control of The Compressor Speed in a
Refrigeration plant 制冷压缩机速度的模糊控制
制冷压缩机速度的模糊控制
摘要
在这篇文章里，所提到的是在通常应用于商业上的蒸汽压缩制冷装之中，用
模糊控制算法控制制冷压缩机的速度使之达到最有效的速度来控制冷气的温度。它主要的目标是根据模糊控制算法，通过变换器对压缩机速度进行连续调控，并估算节能效果；不同于传统恒温控制，这里通过控制压缩机冷藏容量，施加给控制压缩机50Hz的开关运转频率。通过控制压缩机的电动机的供电电流达到的速度变化范围是30-50Hz，由于转动频率过低会有因飞溅系统而出现的润滑问题， 现今所提供的压缩机转动频率一般不考虑小于30Hz的。在这个范围，在二个最适当的工作流体之中，可以代替R22有很多，例如R407C (R32/R125/R134a 23/25/52%组)和R507 (R125/R143A 50/50%组)比较好。压缩机速度模糊控制与传统的温度控制相比，更多的用于冷藏和其他制冷系统。实验结果表明，当R407C作为工作流体时，可以达到显著的节能效果，( 13%)。 值得注意的是，从节能观点看，当压缩机速度变化时可以达到的最佳的效果。 另外，考虑到变换器费用问题，回收期要比可接受的产品型号更具有决定性。
关键词： 压缩系统; 冷室; 活塞式压缩机; 易变的速度; 章程; 模糊逻辑; R407C; R507
1引言
蒸气压缩冷却装置，虽则被设计满足最大载荷，但为了延长寿命，通常在部分装载下工作，并通过开关周期调控，在50 Hz的频率下运作，这样就决定了高能消耗量的恒温控制。 而且，制冷时耗电量低被认为间接的释放了温室气体; 改进上述的系统的能量转换效率可以减少这种排放物。 各种各样的冷藏容量控制方法和部分装载理论表明压缩机速度变异是最高效率的技术。
[1,2]。 冷藏容量控制这个方法在最近3–10年已经被分析研究，包括提高压缩机的速度以不断的达到制冷效果。 变换器可以被用于调控压缩机速度。 有电子
易变速度驱动的不同的类型，但是脉冲宽度调整变换器(PWM)由于它的低成本和高效率而最适用。 冷藏容量的此种控制应用于商业压缩机，虽则在节能上有优势，但也有某缺点例如设备的费用和由压缩机润滑和可靠性[11,12]带来的麻烦。 最后问题是，当热转换器的次要流体在气相时，例如在被审查的工厂中时，是有害的。但是当次要流体在液体阶段时[13]它似乎是有利的。 因此，本文的主要目的是设定控制器能够连续调控没有油泵的缩机和其他小型制冷设备。 这种控制允许我们在任何时候调整压缩机冷藏容量以得到冷却载荷，因此压缩机可能也运转在其他频率小于50 Hz。 当传统的温度控制用于冷藏或其他小型制冷系统时，压缩机只能工做在50 Hz。 特别是，对比于常用的蒸气压缩冷却装置，本文提到了根据模糊逻辑的控制算法，能选择在冷藏气温的作用的最适当速度的压缩机 。 除模糊逻辑之外，压缩机速度控制也许可以通过其他技术也获得例如传统比例缺一不可和PID控制 [14–18]。 特别是，模糊逻辑控制，比较PID，准许根据设备工作状况更好的使用实验性知识和采取一个非数学的模型的控制逻辑。 而且，关于PID控制的一个模糊控制器有时需要有可比性，或者在指定的工作点工作的更好。 除提到一个模糊控制器以外当冷却装载上有突然变化时调整时间快跳动小是其显著的动力特征; 所有这通常导致一个鲁棒控制[22–24]。 因此，实验性测试指导比较了工厂使用压缩机冷却容量控制系统的能力，模糊算法和确定压缩机开-关周期的传统温箱都工作在50 Hz的频率。 被测试的工作流体， R407C (主要是R32/R125/R134a 23/25/52%)和R507 (R125/主要是R143A 50/50%)，是R22中最有替代性的。
2. 实验工厂
蒸气压缩实验设备，如图1所示的商业上通用的设备，是由以下部分组成， 一台液体接收器，一台空气冷凝器，三极管与二个扩展阀门，一个是恒温的一个是手工的，靠这些支撑冷藏室里面的一台蒸汽压缩器工作。 就想厂商所说的，压缩机可用流体R22、R507和R407工作; 它用聚酯油润滑，并且它的速度通过PWM变换器调控。 并有一组三相电压的整流器，即直流380 V，50 Hz和一个直-交三相交流电压变换器; 产品的变换器可调整电压的频率。 与两个阀门的三级管可以解决可能的麻烦，因为当压缩机速度变化时，扩展阀们的工作是未知的
[13]。 使用的扩展阀门是为R407C和R507特别设计的。 使用R407 并工作在50 Hz时，当温度在-20到10°C时冷凝器的容量在1.4-1.8kw范围内变化较大。 为固定在冷凝器气温和模仿外部条件，在一个决热的通道向其风。使用调节器控制电阻可得到确定的温度。在一些实验性测试中，可通过与调节器有关的电暖气来模拟冷藏负载，并且通过电力计测量电压。 表1列出了使用的变换装置的规格。 测试用具装有与个人计算机连接的32张位A/D卡片，它有高采样率并通过变换装置模拟结果。 数据收集软件在Labview环境里已经实现，并且能通过一个可以平衡能量和放射的软件评估R407C和R507的热力性质。
图1.实验系统的剪影
表1 Transducers
规
格
3 实验描述
要评估使用时产品的性能，有必要比较一下在50 Hz时由开关周期调控和由由模糊算法控制时的耗能量。 在实验性测试，冷却的装载的不同的类型已经考虑了。 首先，当对冷藏门有周期性开关和与室外空气不可避免的热交换时的实验已经实现了。 这些实验已经在各种各样的温度下测试完成了，而且当外界温度为18.8C时每隔20分钟就打开冷藏库门5分钟，这样得到的冷库温度正好在5.0到25.8C。另外在有些测试中冷却负载可通过位于冷藏室的可控制电子加热器获得，而在其他测试真正的冷却负载被认为是可以保存200 kg水果和蔬菜5.8C。 在这前二个情况下，每10分钟打开冷藏门来模仿真正的工作环境; 而且，实验在冬天和夏季都进行了测试。 在夏天的测试中由于电暖气加热而是冷凝器外面的温度保持在32.8C，而在冬天室外气温被保持在10. 8C。 实验结果主要为体现耗电量，它由好耗电能米来衡量，并由节能效果评估得到。 这个持续2天的测试，已经实现了R407C和R507。
4.在压缩机速度控制的模糊逻辑
模糊逻辑代表允许我们获得从隐晦，模棱两可或者不定的信息的被定义的解答的方法学。 对于此模糊的过程非常类似那人脑能够发现被定义的结论从接近的信息和数据开始。 与经典逻辑方法对比，那要求描绘现象的数学模型等式的一个确切的定义，模糊逻辑允许我们解决不明确定义的问题，并且为哪些是困难的，甚至不可能，确定一个确切的数学模型。 所以，人的经验和知识为此种塑造是必要的。 特别是，模糊逻辑是非线性控制问题的解答的一个合法的选择。 实际上非线形性通过规则、会员资格作用和推理过程被对待，保证更加简单的实施
和较小设计费用。 在另一边一个非线性模型的线性略计是足够简单的，但是它有限制的缺点控制表现，并且可能发生，在一些情况中，昂贵。 而且，模糊控制器是健壮的并且允许我们通过使用其他规则或会员资格作用体会在一个非常单一方式上的改善或变化。 模糊控制的许多例子可以在一些最近应用找到。 特别是，在热化透气和空调产业有气温和湿气[25–28的]各种各样的模糊控制应用。 一个模糊控制器的设计需要三个根本阶段。 第一是建立输入和输出可变物。 第二是定义输入和输出可变物的会员资格作用。 为时是选择或公式化控制规则。 本文的主要目标是确定一个模糊控制器能够调控电的压缩机motor供应潮流频率。 在图2商业avalaible冷藏气温的模糊控制过程的结构图报告。
图2.模糊控制算法结构图
特别是，图显示二输入一产品模糊控制器。输入变数是在调整点温度和空气的真正的温度的之间温度区别在冷藏(⊿T)，and的这个温度区别衍生物与时间(d（⊿
T）/dt)
的; 模糊的输出变量是压缩机电动机（f）的供应潮流的频率： 模糊逻辑根据代表可变物的可能的价值的决心的模糊设置了。 关于传统逻辑理论的模糊的理论，元素可能属于或不一个特殊集合，允许元素的部份会员资格对集合。 可变物的每价值描绘的是为改变与连续性从零到一个的会员资格价值。 因此，定义建立可变物的会员资格率在某一集合易变的其中每一的会员资格作用是可能的。 从一个有效的观点，模糊的控制器接受输入变数的价值，进行有些操作并且确定产品价值。 这个过程描绘的是为三个主要阶段： 模糊控制推断 机制和模糊运算。 模糊运算过程准许变换被定义的价值成模糊的价值; 推断过程确定产品模糊通过根据实验性现实被固定的规则;关于模糊控制过程允许变换模糊的产品成被定义的价值。 模糊逻辑的主要困难用好具体经验的必要在设计的和一个模糊控制
器的大厦连接。 因此，至于调控的参量一些实验性考虑考虑到我们设置交换的压缩机速度的控制变量。 是确切规则和特殊资格作用的选择可以适当地改变控制器。 然而，将被考虑从节能观点控制压缩机速度一定是方便的，因为它运作以更低的频率，但是在这种情况下需时得到调整点温度将是主要的与必要的时间比较，当压缩机运转以一个50 Hz名词性的词频率。因此，它也许有时发生，既使当压缩机为频率运转更低比那有名无实那些的节能也许部分地获得，因为压缩机的确运转以更低的频率，但是在许多时刻。 因此，为了调控压缩机的工作时间以更低的频率是重要的，当模糊算法输入和输出可变物会员资格作用将被定义时，子集数字的选择，并且的它的宽必须是适当和引导由实验性知识。 关于规则的选择做相似的考虑是必要的。 为此建议的算法会员资格作用和规则从作者实验性地被核实了。 表2显示固定的规则设置被用于的算法和五个模糊的子集描绘输入和输出语言可变物标记用以下标签： 非常低(VL)，低(l)、中等大小(MS)，高(h)和非常高(VH)。
表2模糊算法规则
至于声调会员资格作用比调整控制规则，注意集中这里于前，为了体会压缩机速度控制的容易一个健壮模糊控制器。 在要了解供选择的压缩机的控制特征的一些实验性考虑，在图3–5的会员资格作用为在调整点温度和空气的真正的温度在冷藏，这个温度区别衍生物与时间和压缩机马达供应潮流的频率的之间之后温度区别被定义了。 三角会员资格作用，与一个中心和二个极限，被采取
了得这里。 关于温度区别报道的范围位于在0和13 °C (图3)
之间。
图3.温度区别调整点温度和空气的真正的温度的区别
为了增加模糊控制器的敏感性作为冷藏气温方法调整点，会员资格作用勉强地调整对VL、L和MS温度区别。关于与温度区别的时期的衍生物(图4)
，
图4.温度区别衍生物的会员资格作用在时间上的
范围包括在0.001和0.013 K/s之间报道了。 当冷却的装载突然时，变化被考虑了作为与也考虑到主要快速的变异的衍生物的易变的输入; 当冷藏门是开放的，这发生。 要增加控制器的敏感性关于衍生物的变动的率与温度区别的时期的，模糊的子集也许有一个更小的定义，或许范围从0.004到0.008。 然而，令人满意的结果可以得到与模糊的子集的早先定义。 在考虑的压缩机马达电源频率的价值输出模糊的子集会员资格作用(图5)，位于范围30–50 Hz。 考虑价值在30 Hz以下，因为压缩机振动和噪声增量相当地与润滑麻烦一起由于飞溅系统增量是不可能的。
图5.压缩机电动机供应潮流频率的会员资格作用
被使用的推断机制是产品的方法，以极小的操作被，产品 [29–31]替换。 因为这些可变物的作用对彼此更加有效地，得到这个机制允许在输入和输出可变物之中的一个更好的逻辑推理。 被采取的专家控制方法根据一个复合集合的许多中心的决心; 如此模糊的产品把变成一个明确定义的类推信号[32,33]。 控制算法，根据模糊逻辑，在一定环境被建立了。 特别是，这种算法提供作为输出变量可以由变换器连续地用于控制压缩机速度的电压信号。 5.测试结果和讨论
几个实验性测试进行解释节能可获得与模糊算法与古典恒温控制，那比较确定运转以50 Hz一个有名无实的频率压缩机的开关周期。 更要好模仿冷藏的真正的工作环境，冷却的装载的各种各样的类型被考虑。 特别是，在实验性测试电暖气或水果和蔬菜被采取了作为冷却的装载。 而且当冷藏门是闭合的时，进一步装载发生归结于冷藏门的周期性开头并且由于与室外空气的不可避免的热交换。 在图6当冷却的装载是仅交付的对冷藏门的周期性开头时， 根据电能消耗量的比较，被测量通过适当的电能米，在古典温箱on–off体会的控制和模糊
