魏先宏 李紹勇 吳宗禮 李海林

風(fēng)機(jī)盤管室溫PIλDμ控制器基于IACOA的參數(shù)整定及其控制性能分析

魏先宏 李紹勇 吳宗禮 李海林

（蘭州理工大學(xué)土木工程學(xué)院 蘭州 730050）

由于機(jī)型體積小，安裝、操作方便和分散控制等特點(diǎn)，風(fēng)機(jī)盤管（Fan Coil Unit, FCU）空調(diào)系統(tǒng)在辦公樓、賓館和公寓等建筑場(chǎng)所得到了廣泛應(yīng)用。然而，其主要設(shè)備-FCU具有慣性和較大時(shí)間滯后等動(dòng)態(tài)特性，傳統(tǒng)控制方式，如整數(shù)階PID方式會(huì)導(dǎo)致室溫穩(wěn)態(tài)誤差和超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。鑒于此，提出FCU的室溫分?jǐn)?shù)階PID（PIλDμ）控制器參數(shù)整定新算法及其控制系統(tǒng)構(gòu)建的設(shè)計(jì)思路。首先，結(jié)合空調(diào)工藝的相關(guān)要求和分?jǐn)?shù)階控制技術(shù)，分別對(duì)FCU作用下的室內(nèi)溫度對(duì)象、室溫測(cè)量變送器、FCU的送風(fēng)單元、冷卻/加熱單元和室溫PIλDμ控制器（Indoor Temperature Fractional Order Proportional Integral Derivative Controller, IT-FOPIDC）進(jìn)行建模。其次，基于改進(jìn)的蟻群優(yōu)化算法（Improved Ant Colony Optimization Algorithm, IACOA）對(duì)該IT-FOPIDC的5個(gè)控制參數(shù)進(jìn)行整定，獲取其最佳值。最后，借助Matlab工具，對(duì)FCU作用下的空調(diào)房間室溫PIλDμ調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和數(shù)值模擬其控制效果。結(jié)果表明，該室溫PIλDμ調(diào)節(jié)系統(tǒng)在理論上是可行的，且室溫控制效果明顯優(yōu)于Ziegler-Nichols（Z-N）整定法和ACOA算法的室溫整數(shù)階PID控制系統(tǒng)。

空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管；室溫PIλDμ控制器；改進(jìn)蟻群優(yōu)化算法；控制器參數(shù)整定；數(shù)值仿真

0 引言

由于空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管（Fan Coil Unit, FCU）具有布置靈活，占用建筑空間小，運(yùn)行噪音低，操作方便和分散控制等特點(diǎn)，目前辦公樓、賓館、醫(yī)院、商用住宅以及休閑娛樂等公共場(chǎng)所都采用風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)[1]。在該系統(tǒng)當(dāng)中，為了獲得均衡的送、回風(fēng)氣流組織，F(xiàn)CU的布置數(shù)量較多，故其電力消耗占據(jù)了暖通空調(diào)系統(tǒng)（Heating Ventilation and Air Conditioning System, HVACS）運(yùn)行能耗的很大一部分。因此，改進(jìn)FCU的控制方式不僅可以提高熱舒適水平，而且有助于節(jié)約能源和降低運(yùn)行成本[2]。目前，風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的控制主要有兩種手段，即風(fēng)量調(diào)節(jié)和水量調(diào)節(jié)，風(fēng)量調(diào)節(jié)一般采用單相三檔變速電機(jī)，按照高、中、低三檔控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)量；水量調(diào)節(jié)主要是利用室內(nèi)溫度傳感器和控制器，控制電動(dòng)兩通閥門的開度，調(diào)節(jié)流經(jīng)盤管的冷/熱水流量來(lái)達(dá)到控制溫度的目的[3]。由于空調(diào)房間溫度對(duì)象具有非線性、時(shí)變性和時(shí)滯的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤管控制方式不可避免地導(dǎo)致室溫控制誤差大、調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)和降低房間的熱舒適性等問(wèn)題。很多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)的研究，如：廣東技術(shù)師范大學(xué)柳秀山[4]采用模糊控制的風(fēng)機(jī)盤管溫控系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)室內(nèi)的熱環(huán)境因素調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，為空調(diào)區(qū)人員創(chuàng)造了一個(gè)舒適的工作環(huán)境，同時(shí)又達(dá)到了良好的節(jié)能效果；華中科技大學(xué)學(xué)者舒剛等[5]設(shè)計(jì)了一種模糊自整定Fuzzy-PID控制器利用模糊控制規(guī)則，在線調(diào)整PID控制器的參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)FCU空調(diào)房間的溫度，能夠較好地滿足室內(nèi)外條件變化時(shí)房間舒適度的要求。但是這些整數(shù)階PID控制器或系統(tǒng)存在超調(diào)量大和調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)等不足。

根據(jù)以上研究存在的問(wèn)題，本文提出了風(fēng)機(jī)盤管室溫分?jǐn)?shù)階PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。其中，通過(guò)對(duì)基本蟻群算法中的蒸發(fā)系數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，設(shè)計(jì)出改進(jìn)的蟻群優(yōu)化算法（IACOA），對(duì)核心環(huán)節(jié)—室溫分?jǐn)?shù)階PID控制器（IT-FOPIDC）的5個(gè)參數(shù)進(jìn)行整定，獲取其最佳值。借助MATLAB工具，對(duì)FCU空調(diào)房間的室溫PIλDμ調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和數(shù)值模擬。仿真結(jié)果表明該室溫PIλDμ調(diào)節(jié)系統(tǒng)能較好地適應(yīng)空調(diào)房間對(duì)象所具備的非線性和大時(shí)滯等特性以及克服室溫整數(shù)階PID控制所存在的超調(diào)量大和調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。此外，填補(bǔ)了Z-N整定法無(wú)法整定PIλDμ控制器參數(shù)的不足。

1 獨(dú)立新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管的空調(diào)處理工藝

由于室內(nèi)CO2濃度高的問(wèn)題無(wú)法解決，不設(shè)新風(fēng)的風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)很少應(yīng)用[6]，因此風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)，多指室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)。目前主要采用室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)冷卻、加熱與加濕的處理后，單獨(dú)送入室內(nèi)；而FCU則承擔(dān)處理室內(nèi)冷/熱負(fù)荷的方式，其空調(diào)工藝處理過(guò)程（夏季、冬季）如圖1所示[7]。

（a）夏季

（b）冬季

圖1 新風(fēng)單獨(dú)處理、風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)室內(nèi)冷/熱負(fù)荷

Fig.1 The fresh air is treated alone, the fan coil unit bears the indoor cooling/heat load

空調(diào)夏季工況時(shí)，新風(fēng)機(jī)組內(nèi)的表冷器將新風(fēng)冷卻、減濕處理到狀態(tài)點(diǎn)，然后經(jīng)新風(fēng)管道送入小型空調(diào)房間，對(duì)應(yīng)狀態(tài)點(diǎn)。同時(shí)，F(xiàn)CU將室內(nèi)空氣從狀態(tài)點(diǎn)處理到狀態(tài)點(diǎn)，即承擔(dān)室內(nèi)冷負(fù)荷。然后，與狀態(tài)點(diǎn)的新風(fēng)混合達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，送入室內(nèi)。

空調(diào)冬季工況時(shí)，新風(fēng)由新風(fēng)機(jī)組內(nèi)的加熱器首先加熱到狀態(tài)點(diǎn)1′點(diǎn)，然后經(jīng)蒸汽加濕器等溫加濕到狀態(tài)點(diǎn)′，然后經(jīng)新風(fēng)管道送入小型空調(diào)房間。同時(shí)FCU將室內(nèi)空氣從狀態(tài)點(diǎn)處理到狀態(tài)點(diǎn)1′，即承擔(dān)室內(nèi)熱負(fù)荷。然后，與狀態(tài)點(diǎn)′的新風(fēng)混合達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，送入室內(nèi)。由于FCU出風(fēng)口和新風(fēng)口各自是獨(dú)立出風(fēng)的，且FCU出風(fēng)與新風(fēng)混合這一過(guò)程是在新風(fēng)送入室內(nèi)后完成的，所以在空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使新風(fēng)口緊靠FCU的出風(fēng)口。

2 空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的室溫PIλDμ控制系統(tǒng)的構(gòu)建

圖2所示為二管制FCU作用下的空調(diào)房間室溫測(cè)量、控制工藝流程圖。其中，室溫控制系統(tǒng)由室溫變送器TT、室溫控制器TC、電動(dòng)冷/熱水調(diào)節(jié)閥、冷/熱盤管與風(fēng)機(jī)和空調(diào)房間組成。

圖2 空調(diào)FCU室溫測(cè)量、控制工藝流程圖

TT—室溫變送器；CV—電動(dòng)冷/熱水節(jié)閥；TC—室溫控器帶風(fēng)機(jī)三速開關(guān)

TC接受TT傳送的室溫信號(hào)n，進(jìn)行Δ=n,set-n。且對(duì)Δ進(jìn)行相應(yīng)的控制算法，如PID運(yùn)算后，輸出控制指令自動(dòng)調(diào)節(jié)冷、熱盤管回水管上的CV開度，對(duì)FCU的回風(fēng)進(jìn)行冷卻或加熱，改變FCU的送風(fēng)溫度SA。同時(shí)TC可根據(jù)Δ大小，自動(dòng)切換FCU風(fēng)機(jī)三檔的高（HI）、中（MED）、低（LOW）送風(fēng)量SA。這樣，F(xiàn)CU的送風(fēng)與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，循環(huán)往復(fù)，從而使得n≈n,set。此外，TC還具有制冷/熱模式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，以適應(yīng)空調(diào)夏季與冬季的運(yùn)行工況。

2.1 空調(diào)房間室溫對(duì)象的傳遞函數(shù)

空調(diào)房間溫度對(duì)象屬于具有較大時(shí)滯、大慣性等特性的熱工過(guò)程對(duì)象，其輸入/輸出特性可用一階慣性環(huán)節(jié)加純滯后的傳遞函數(shù)來(lái)表述[8,9]，即

2.2 風(fēng)機(jī)盤管的傳遞函數(shù)

由于FCU的表面式冷卻/加熱盤管的傳熱有一定的慣性，其傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)的特性來(lái)描述[8]：

式中，′()為表面式冷卻/加熱盤管供、回水的平均溫度，℃；Q()為通過(guò)冷卻/加熱盤管的水量，kg/s；2為表面式冷卻/加熱盤管的靜態(tài)放大系數(shù)；2為表面式冷卻/加熱盤管的時(shí)間常數(shù)，s。

由于FCU安裝在空調(diào)房間內(nèi)，F(xiàn)CU和空調(diào)房間這兩個(gè)環(huán)節(jié)屬于串聯(lián)，因此整個(gè)FCU空調(diào)房間室溫對(duì)象傳遞函數(shù)()，如下式所示：

（3）

根據(jù)文獻(xiàn)[5,9]，可知1=8，2=1，1=180，2=2.5，1=21，2=9，所以()為：

（4）

2.3 室溫測(cè)量變送器的傳遞函數(shù)

由文獻(xiàn)[6]可知，室溫測(cè)量變送器的傳遞函數(shù)可以視為比例環(huán)節(jié)：

（5）

2.4 FCU冷/熱水流量調(diào)節(jié)閥的傳遞函數(shù)

目前常用的調(diào)節(jié)閥流量特性包括直線、等百分比、拋物線和快開性四種。本研究選擇等百分比流量特性的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥?；谖墨I(xiàn)[10]，該FCU冷、熱水流量電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的傳遞函數(shù)，如下式所示：

2.5 室溫PIλDμ控制器的傳遞函數(shù)

室溫PIλDμ控制器的輸入信號(hào)為室溫設(shè)定值與室內(nèi)溫度的差值，即=Δ=s,set-n；輸出信號(hào)為經(jīng)過(guò)PIλDμ控制運(yùn)算的輸出指令1?；谖墨I(xiàn)[11]，可得對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)如下：

式中，P為比例增益；I為積分常數(shù)；D為微分常數(shù)；為積分階次；為微分階次。

從上式可知PIλDμ是傳統(tǒng)PID廣義化形式，它包含了積分階次和微分階次，當(dāng)==1時(shí)，PIλDμ就轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)的整數(shù)階PID。

2.6 送風(fēng)量三位控制器的輸入/輸出函數(shù)

根據(jù)Δ大小，該送風(fēng)量三位控制器可發(fā)出相應(yīng)的三位控制指令2，自動(dòng)切換FCU送風(fēng)機(jī)的高（HI）、中（MED）、低（LOW）三檔送風(fēng)量SA。其輸入/輸出關(guān)系式如下：

送風(fēng)機(jī)環(huán)節(jié)可視為比例環(huán)節(jié)[6]，對(duì)應(yīng)著HI、MED和LOW三段式送風(fēng)量，其傳遞函數(shù)如下：

因此，本文構(gòu)建的FCU作用下的空調(diào)房間室溫PIλDμ調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖，如圖3所示。

圖3 基于IACOA的風(fēng)機(jī)盤管室溫分?jǐn)?shù)階PID控制系統(tǒng)原理圖

該室溫分?jǐn)?shù)階PID控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過(guò)程簡(jiǎn)述如下：室溫測(cè)量變送器TT將反映室溫n大小的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與室溫設(shè)定值n,set相比較，產(chǎn)生=Δ=n,set-n。被輸送到IACOA運(yùn)算器，實(shí)時(shí)整定出IT-FOPIDC所需的5個(gè)控制參數(shù)值。這樣，基于不斷更新的P、I、D、、，IT-FOPIDC連續(xù)輸出適應(yīng)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷變化的控制指令1給FCU的冷、熱水流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)流經(jīng)冷熱盤管的冷、熱水量，從而改變FCU的送風(fēng)溫度SA；同時(shí)，送風(fēng)量三位控制器根據(jù)Δ大小，發(fā)出相應(yīng)的三位控制指令2，自動(dòng)切換FCU的HI、MED和LOW送風(fēng)量SA。這樣，給空調(diào)房間送入了SA和SA相應(yīng)變化的冷、熱負(fù)荷Q，經(jīng)過(guò)熱交換，滿足n≈n,set空調(diào)工藝要求及其它控制指標(biāo)，如室內(nèi)溫度n合理的衰減比、較小的超調(diào)量和較短的調(diào)節(jié)時(shí)間等。

3 基于IACOA的室溫PIλDμ控制器參數(shù)整定

3.1 基本蟻群算法

蟻群算法是一種源于大自然生物界新的仿生進(jìn)化算法，由意大利學(xué)者M(jìn) Dorigo，V Maniezzo和A Colorni等于20世紀(jì)90年代初期通過(guò)模擬自然界中螞蟻集體尋徑行為而提出的一種基于種群的啟發(fā)式隨機(jī)搜索算法[12]，每只螞蟻開始搜索時(shí)是從任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)出發(fā)，在時(shí)刻以概率選擇下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，此概率計(jì)算公式如（10）式所示。

當(dāng)所有螞蟻完成一次周游后，各路徑上的信息素根據(jù)式（11）～（13）進(jìn)行更新。

3.2 改進(jìn)的蟻群算法IACOA

基本蟻群算法中的信息素蒸發(fā)系數(shù)是(0，1)區(qū)間的某個(gè)固定值，其大小直接關(guān)系到算法的全局搜索能力和收斂速度，當(dāng)過(guò)小時(shí)，已經(jīng)被搜索過(guò)的路徑被再次選擇的可能性過(guò)大，容易出現(xiàn)局部收斂；反之，當(dāng)過(guò)大時(shí)，雖然可以提高算法的隨機(jī)性能和全局搜索能力，但又會(huì)使算法的收斂速度降低[13]。

為了使算法的全局搜索能力和收斂速度均得到提高，使算法的全局搜索能力和收斂速度在動(dòng)態(tài)平衡中得到最大程度上的優(yōu)化效果?；谖墨I(xiàn)[14]，本文提出閾值函數(shù)()的概念，即隨著迭代次數(shù)的改變而適當(dāng)?shù)刈兓?，?duì)∈[0.1,0.9]進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，()表達(dá)式如下：

（14）

式中，為常數(shù)項(xiàng)，本文取1.32；為當(dāng)前迭代次數(shù)；為總的迭代次數(shù)；為改變因子，本文取為1。

將基本蟻群算法中的用()予以替代，就構(gòu)成了改進(jìn)的蟻群算法IACOA。在整個(gè)迭代過(guò)程中，開始時(shí)取值為0.9，可以在初始階段提高算法的全局搜索能力；隨著迭代次數(shù)的增大，逐漸減小，使得IACOA算法既加快收斂速度，又不會(huì)陷入局部收斂。當(dāng)?shù)螖?shù)足夠大，即迭代搜索過(guò)程的末期，值就接近0.1，此時(shí)的搜索結(jié)果和過(guò)程已經(jīng)基本確定和結(jié)束。

3.3 基于IACOA的室溫PIλDμ控制器參數(shù)的整定

圖4 基于IACOA的IT-FOPIDC控制器5個(gè)參數(shù)整定流程圖

4 數(shù)值模擬

基于圖3所述的在FCU作用下的室溫PIλDμ控制系統(tǒng)方框圖，通過(guò)MATLAB中Simulink工具進(jìn)行該室溫PIλDμ控制系統(tǒng)的組態(tài)，如圖5所示。

圖5 FCU作用下的室溫PIλDμ控制系統(tǒng)Simulink模型組態(tài)圖

基于文獻(xiàn)[15]，通過(guò)控制單一變量的變化，來(lái)整定相應(yīng)參數(shù)P、I、D、、的取值范圍。其中P的取值范圍為[0,20]，I的取值范圍為[0,5]，D的取值范圍為[0,30]，的取值范圍為[0,1.6]，的取值范圍為[0,2]，同時(shí)，根據(jù)圖1所示舒適性空調(diào)工藝過(guò)程和室溫要求，夏季和冬季的室內(nèi)初始溫度分別為n,0=33℃和n,0=10℃，相應(yīng)的n,set=25±1℃和n,set=22±1℃。將該IACOA算法的相關(guān)參數(shù)值設(shè)定為：=30；=200；0=0.2；min=0.1；max=0.9，以min進(jìn)行尋優(yōu)。Switch置于位置1，運(yùn)行該室PIλDμ控制系統(tǒng)Simulink模型，可得到的空調(diào)夏季、冬季的室溫變化過(guò)程，如圖6所示。同時(shí)整定出滿足min的IT-FOPIDC參數(shù)最佳值，即[P＊，I＊，D＊，＊，＊]=[9.516，0.384，12.239，0.752，1.210]。

圖6 基于IACOA整定的FCU室溫PIλDμ控制系統(tǒng)的夏季、冬季工況下室溫變化曲線圖

Switch置于位置2，以min進(jìn)行尋優(yōu)，分別應(yīng)用AOCA算法和Z-N算法運(yùn)行該室溫PID控制系統(tǒng)Simulink模型，同樣可得到空調(diào)夏季、冬季的室溫變化過(guò)程，如圖7所示。同時(shí)整定出滿足min的IT-PIDC參數(shù)最佳值分別為[P,1＊，I,1＊，D,1＊]=[9.120，0.050，15.958]和[P,2＊，I,2＊，D,2＊]=[8.433，0.218，10.931]。

（a）基于AOCA的IT-PIDC參數(shù)整定

（b）基于Z-N算法的IT-PIDC參數(shù)整定

圖7 空調(diào)夏季、冬季工況下，F(xiàn)CU室溫PID控制系統(tǒng)的室溫變化曲線圖

Fig.7 Temperature change curve of FCU room temperature PID control system in summer and winter conditions

基于圖6和7，可比對(duì)出室溫分?jǐn)?shù)階與整數(shù)階PID控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，如表1所示。

表1 風(fēng)機(jī)盤管末端房間溫度在三種控制策略下的控制指標(biāo)

基于圖6、7和表1分析，可知本文提出的基于IACOA參數(shù)整定法的室溫分?jǐn)?shù)階PID控制系統(tǒng)的控制效果明顯優(yōu)于Z-N整定法和ACOA算法的室溫整數(shù)階PID控制系統(tǒng)。

5 結(jié)論

綜上所述，在冬、夏兩季，基于FCU對(duì)空調(diào)房間室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)作用和自動(dòng)控制技術(shù)，本文提出了IACOA-ITFOPID室內(nèi)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)當(dāng)中，主要應(yīng)用室溫PIλDμ控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度在冬、夏兩季的室外溫度變化過(guò)程當(dāng)中，使得室內(nèi)溫度基本保持在滿足室內(nèi)人體舒適度的要求。根據(jù)設(shè)計(jì)思路，本文借助MATLAB/Simulink軟件，對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和數(shù)值模擬。仿真結(jié)果表明：在該系統(tǒng)當(dāng)中，本文通過(guò)設(shè)計(jì)的IACOA算法整定FCU室溫IT-FOPIDC控制器參數(shù)，從而確定該系統(tǒng)的控制器；從仿真數(shù)據(jù)結(jié)果的分析可以得出，本文把PIλDμ控制器應(yīng)用到FCU對(duì)室內(nèi)溫度的自動(dòng)控制系統(tǒng)中可以獲得更快的調(diào)節(jié)速度，使得系統(tǒng)在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值；系統(tǒng)超調(diào)量及穩(wěn)態(tài)誤差得到了很好的控制；并且基于IACOA算法整定相關(guān)控制器參數(shù)具有更高的整定效率。從而證明了本文所提算法的可靠性以及仿真的適用性。

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Numerical Study on Tuning the Parameters of an Indoor Temperature PIλDμController for FCU Based on IACOA and its Performance Analysis

Wei Xianhong Li Shaoyong Wu Zongli Li Hailin

( School of civil engineering, Lanzhou university of technology, Lanzhou, 730050 )

The air conditioning system adopting fan coil units (FCUs) has been widely used in the buildings including offices, hotels and apartments because of the characteristics of its compact size, easy installation, convenient operation and decentralized control, etc. However, the main equipment- FCU has the dynamic characteristics of inertia and large time delay. So the traditional control methods, such as the integer order PID manner can lead to the problems of larger steady state error and overshoot of indoor temperature and the longer adjustment time, etc. In view of this, this paper puts forward the design ideas of a new algorithm for tuning parameters of an indoor temperature fractional order proportional integral derivative controller (IT-FOPIDC) and the corresponding control system construction for FCU in an air-conditioning room. First, combining the relevant requirements of air-conditioning process and fractional order control technology, the indoor temperature plant, indoor temperature measuring transmitter, IT-FOPIDC, air supply unit, cooling and heating unit of FCU are modeled, respectively. Secondly, the parameters of this IT-FOPIDC are tuned by a new algorithm, called IACOA, and five optimal values are obtained. Finally, this indoor temperature PIλDμcontrol system is configured and the related control effects are numerically simulated by mans of MATLAB tool. The results show that this indoor temperature PIλDμcontrol system is feasible in theory, and the indoor temperature control effect is more superior to that of the ziegler-nichols (Z-N) tuning method and the ACOA algorithm for the integer order PID control system for the same FCU in an air-conditioning room.

Air-conditioning fan coil unit (FCU); indoor temperature PIλDμcontroller (IT-FOPIDC); improved ant colony optimization algorithm (IACOA); tuning parameters of controller; numerical simulation

TP273+.1

A

1671-6612（2019）05-570-07

甘肅省自然科學(xué)基金（編號(hào)：1508RJZA109）蘭州理工大學(xué)博士研究基金項(xiàng)目（編號(hào)：B04-237）蘭州理工大學(xué)建工七七基金項(xiàng)目（編號(hào)：TM-QK-1301）

魏先宏（1991-），女，碩士研究生，E-mail：1396755462@qq.com

2018-10-18