轨道车辆空调系统出风温度控制的探讨 近地轨道温度

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轨道车辆空调系统出风温度操纵的探讨

轨道车辆空调系统出风温度操纵的探讨结合目前国内各轨道空调设计要求、车辆技术规格要求和轨道车辆空调的实际运营处境，针对轨道车辆空调的特点，提出了在轨道车辆空调系统设计中采用送风温度操纵策略，提高车厢内温度稳定性。

摘要：

轨道车辆；

空调系统；

PID操纵；

送风温度；

模糊控制引言：

目前轨道车辆空调系统通过统回风温度操纵方式已无法得志车厢内舒适性指标，本文结合组轨道车辆空调的特点，就采用以模糊PID串级操纵模型的送风温度为目标温度的控制策略举行的探讨。

1.送风操纵策略在普遍轨道车辆空调系统里，温度操纵体系一般只基目标温度与回风温度的差值，通过回差或常规的PID操纵模型来实现，由于回风温度在整个温度变化过程中有着较大的滞后性，使得温度操纵需要相当长的响应时间，照成车厢内温度波动较大，使旅客感觉忽冷忽热，影响了乘客区的舒适度。

1.1模糊PID算法模糊PID操纵模型将采样时所获得的偏差及偏差变化信号来判断外界及车厢环境的变化处境，然后根据此处境来调整PID操纵器的Kp，Ki，Kd的参数，从而更好的实现温度操纵。

模糊PID操纵的数学模型布局式如下：

其中：KP=KP0+△p；

KP0为比例参数的初值Ki=KI0+△i；

KI0为积分参数的初值Kd=KD0+△d；

KD0为微分参数的初值1.2送风操纵系统模型搭建为了更加精确的操纵轨道车辆车厢的温度，我们采取送风温度操纵的操纵策略，这需要空调系统中要有三个温度检测点，分别是新风温度，送风温度，回风温度。空调系统根据新风温度、送风温度、回风温度传感器检测的温度及变化计算出一个送风温度的目标值，再根据这个值来调理空调系统的送风温度。概括模型如下：

图1送风温度操纵模型由于轨道车辆车厢温度是一个延迟大，内外环境温度变化繁杂的被控对象。为了更加精确的操纵轨道车辆车厢的温度，我们所议论的送风温度操纵策略采用是模糊PID串级操纵模型，如上模型所示，该模型是以空调系统的送风温度为副回路，以车厢温度为主回路的模糊PID串级操纵模型，在空调系统工作时操纵器通过外界新风温度计算出车厢的目标温度和预计送风设定温度，再由模糊PID串级操纵模型的主回路的回风温度和车厢目标温度的偏差及其变化率计算出回风偏差影响值，回风偏差影响值加上预计送风设定温度计算出送风设定温度，通过副回路的送风温度与送风设定温度的偏差及其变化率来操纵空调系统中压缩机的启停，使送风温度达成梦想的送风温度设定值，从保持车厢温度的稳定。

2.操纵函数及参数整定2.1车厢目标温度（Tsp）根据UIC553标准，轨道车辆车厢的额定温度并不是一成不变的，而是随着外界新风平均温度（Text）变化而变化:输入变量：新风温度（Text）当新风温度小于等于20?C时：车厢设定温度如下：

Tsp=22?C当新风温度高于20?C小于35?C时，车厢设定温度公式如下：

Tsp=22+0.2(Text-20)?C当新风温度为35?C时，客室区设定点是25?C。假设新风温度高于35?C，小于40?C房间设定温度公式如下：

Tsp=25+0.4(Text-35)?C当新风温度大于等于40?C时，Tsp=27?C2.2预计送风设定温度（tci_initial）输入变量：新风温度（Text）为达成车厢的目标温度，需要车厢的目标温度配置一个预计送风设定温度。

出风温度参照下图中红线标示的曲线举行计算，曲线由以下工作点构成：

新风温度低于-15?CTci_initial：28?C新风温度：0?CTci_initial：25?C新风温度：20?CTci_initial：17?C新风温度大于：35?CTci_initial：15?CTci_initial：预计送风设定温度2.3回风偏差影响(ir_t)回风偏差影响是由回风温度和车厢目标温度的偏差及其变化率通过模糊PI串级操纵系统的主回路计算出的结果。

由公式：

可推出：

比例项(ir_p)：

积分项(ir_i)：

回风偏差影响输出项(ir_t)：

ir_t=ir_p+ir_i输入变量：回风温度（Tret）及车厢目标温度（Tsp）输出变量：回风温度影响值(ir_t)（单位：摄氏度）。

可调整参数Kp_ir=Kp_ir0+△p(比例项参数)Ti_ir=Ti_ir0+△i(积分项参数)Tir_t(采样时间)Li_ir(积分项数值限定)在实际运行中积分项ir_i需加一个数值限定，以防止积分项数值过大，影响系统的响应时间，因此需要引入积分项数值限制条件。

当ir_i>=Li_ir时ir_i=Li_ir；

当ir_i50?CTci=50?C2.5温度能量调理温度能量调理采用模糊PI串级操纵系统的副回路举行计算，并将计算值换算为固有的等级,来操纵压缩机启停数量及旁通阀的开停。输入变量：送风设定点温度（tci）及送风温度（timp）可调整参数-Kp_ref=Kp_ref0+△p(比例项参数)-Ti_ref=Ti_ref0+△i(积分项参数)-Tref(采样时间)-Li_ref(积分项数值限定)公式同上：

预计比例项(Y_ref_p)预计积分项(Y_ref_i)在实际运行中积分项Y_ref_i需加一个数值限定，以防止积分项数值过大，影响系统的响应时间，因此需要引入积分项数值限制条件。

3.结论：

本文议论基于模糊PID串级操纵模型的送风温度控制策略，为轨道车辆空调系统供给了一种新型有效的操纵手段，且已经被采用并在高速动车空调操纵系统上，经过实践在轨道车辆空