空调系统中电子膨胀阀PID算法控制设计思路分析

电子膨胀阀作为电子控制元件，因其精度高，动作快速、准确、节能效果明显等优点，并与其它智能控制方法相结合，在制冷系统中的运用，以实现系统的优化控制，在制冷空调中有广阔的应用前景。然而电子膨胀阀的精确控制实现，一直是困扰业界的难题。下面制冷快报就为大家介绍一下通用的电子膨胀阀PID算法控制设计要点。

在研究制冷系统的电子膨胀阀控制系统中，缺少控制器时电子膨胀阀的作用只能相当于毛细管，而电子膨胀阀作为产品出厂时常常没有控制器，在实际应用中控制效果并不好。所以电子膨胀阀的流量调节特性与制冷系统的动态特性之间的协调和耦合，需要选用合适的控制方法来协调，方能实现控制目标。

制冷空调中最常用的是传统PID控制方式。常规PID控制方式的特点是调节方式简单，稳定性好，可靠性高。但若其三个调节参数：比例系数Kp、微分时间常数Td、积分时间常数Ti选择不当，易使控制系统发生振荡。

下面将常用的PID算法的各种控制规律控制特点简单归纳一下：

1、比例控制规律P：采用P控制规律能较快地克服扰动的影响，它的作用于输出值较快，但不能很好稳定在一个理想的数值，不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现。它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、控制要求不高、被控参数允许在一定范围内有余差的场合。如：水泵房冷、热水池水位控制;油泵房中间油罐油位控制等。

2、比例积分控制规律(PI)：在工程中比例积分控制规律是应用最广泛的一种控制规律。积分能在比例的基础上消除余差，它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、被控参数不允许有余差的场合。

3、比例微分控制规律(PD)：微分具有超前作用，对于具有容量滞后的控制通道，引入微分参与控制，在微分项设置得当的情况下，对于提高系统的动态性能指标，有着显著效果。因此，对于控制通道的时间常数或容量滞后较大的场合，为了提高系统的稳定性，减小动态偏差等可选用比例微分控制规律。如：加热型温度控制、成分控制。需要说明一点，对于那些纯滞后较大的区域里，微分项是无能为力，而在测量信号有噪声或周期性振动的系统，则也不宜采用微分控制。如：液位的控制。

4、比例积分微分控制规律(PID)：PID控制规律是一种较理想的控制规律，它在比例的基础上引入积分，可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系统的稳定性。它适用于控制通道时间常数或容量滞后较大、控制要求较高的场合。如温度控制、成分控制等。

鉴于D规律的作用，我们还必须了解时间滞后的概念，时间滞后包括容量滞后与纯滞后。其中容量滞后通常又包括：测量滞后和传送滞后。测量滞后是检测元件在检测时需要建立一种平衡，如热电偶、热电阻、压力等响应较慢产生的一种滞后。而传送滞后则是在传感器、变送器、执行机构等设备产生的一种控制滞后。纯滞后是相对与测量滞后的，在工业上，大多的纯滞后是由于物料传输所致，

总之，控制规律的选用要根据过程特性和工艺要求来选取，决不是说PID控制规律在任何情况下都具有较好的控制性能，不分场合都采用是不明智的。如果这样做，只会给其它工作增加复杂性，并给参数整定带来困难。当采用PID控制器还达不到工艺要求，则需要考虑其它的控制方案。如串级控制、前馈控制、大滞后控制等。

电子膨胀阀如何才能找到与被控对象特性相符合的控制方法，由于制冷空调系统具有复杂性、时变性和高度非线性的特点，而传统的PID方法也很难达到现代控制品质的要求。所以近年来，以人工神经网络为代表的现代人工智能技术在制冷空调行业中得到初步应用。采用现代人工智能技术来研究传统理论以解决的实际问题，并与作为现代控制元件代表的电子膨胀阀相结合，已得到较好的实际效果。而现在智能模糊控制技术的应用在制冷系统中必然是很有发展前途。