基于ＰＩＤ的轿车空调系统设计

2012年04月09日16:36:47 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

黄宴委，李　竣，吴登国
福州大学电气工程与自动化学院，福建福州

摘　　　要：轿车空调系统由鼓风机、循环风门、混合风门、蒸发器、加热器、太阳辐射、室外空气对室内空气影响、乘客热负荷、车速等部分构成，由热平衡原理及能量守恒定律建立完整的轿车空调系统数学模型。针对空调模型，设计相应的ＰＩＤ控制器，来调节混合风门的开度以实现轿车车室温度调节。在Ｍａｔｌａｂ２００９仿真软件中，利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ工具箱建立空调控制系统的仿真模型。在仿真试验中，车室温度的调节过程大约需要１ｍｉｎ，温度控制准确度高。由于将一些热负荷考虑到模型中，能够较好地实现对干扰信号如太阳辐射强度、系统参数如蒸发器温度等变化量进行抑制。仿真试验表明所建立的数学模型和控制器设计是正确、可行的。

关　键　词：轿车空调系统；ＰＩＤ控制器；仿真模型

１　引　言
轿车车室内的温度是影响交通意外发生的一个重要因素。美国一项研究表明，在影响交通事故的１０个因素中，车室内温度因素排在第三位。可见，舒适的车室环境对安全驾驶是相当重要的［１３］。国外的一些大型轿车公司的轿车已经配备了全自动的空调系统，但由于资料的保密性，至今国内的一些高档轿车也还没能实现全自动微机控制［４］。目前轿车空调系统的开发仍面临一些问题，文献［５］提出了一种基于神经网络预测控制的汽车空调系统，通过仿真研究，得到了比较好的温度控制效果，但其算法的计算时间相对较长；文献［６］将模糊与ＰＩＤ控制器相结合，应用于空调控制系统，对本文有一定的指导意义；文献［７］则建立了轿车空调系统的多变量控制的数学模型，在一定程度上解决了系统的非线性和参数之间的耦合性。本文以某公司的荣威轿车的空调系统为原型，建立了由鼓风机、循环风门、混合风门、蒸发器、加热器、太阳辐射、室外空气对室内空气影响、乘客热负荷、车速等部分构成的轿车空调系统的数学模型。同时，在Ｍａｔｌａｂ软件中建立了该系统的仿真模型，通过Ｍａｔｌａｂ中的仿真功能来研究轿车空调系统。

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