基于PMV指标的机车司机室空调节能控制器研究
基于人体热舒适性指标PMV的暖通空调控制器
基于人体热舒适性指标PMV的暖通空调控制器
周汉清;王云良;史二颖
【期刊名称】《测控技术》
【年(卷),期】2008(027)004
【摘要】分析了人类对暖通空调系统的要求,介绍了暖通空调控制的现状,提出了一种新的基于人体热舒适性指标PMV的暖通空调控制器,该控制器能满足人类对暖通空调系统健康、舒适和节能的要求,是一种理想的暖通空调控制器.
【总页数】3页(P42-43,46)
【作者】周汉清;王云良;史二颖
【作者单位】常州机电职业技术学院,信息工程系,江苏,常州,213164;常州机电职业技术学院,信息工程系,江苏,常州,213164;常州机电职业技术学院,信息工程系,江苏,常州,213164
【正文语种】中文
【中图分类】TU831.3;TP273.4
【相关文献】
1.窗墙比对室内热舒适性指标PMV影响的研究 [J], 王刚;王文跃;崔明辉
2.热舒适性 PMV-PPD 指标在高速列车上的应用 [J], 石小容;伍川辉
3.基于PMV指标的驾驶舱热舒适性研究 [J], 薛长乐;李艳娜;张涛波
4.考虑个体差异性的PMV-PPD人体热舒适性评估模型及应用 [J], 徐刚;安启启;杨杰;朱辉
5.基于PMV指标的房间热舒适性评价方法及其实验探讨 [J], 林竹;刘博
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一种基于PMV指标的空调节能方法研究的开题报告
一种基于PMV指标的空调节能方法研究的开题报告【研究背景】随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，空调已经成为人们生活中必不可少的电器之一。
然而，空调的过度使用不仅会造成能源浪费，还会增加空气污染和二氧化碳排放量，从而给环境造成压力和人类健康带来隐患。
因此，实现空调节能已成为当前空调研究的一个重要方向之一。
在对当前节能技术进行比较与分析的基础上，发现传统的能效比方法，如EER、COP等指标，在空调节能中的应用存在以下问题：单纯的能效比无法反映人体对环境的舒适度需求，此外，对于不同区域、不同时间段、不同人的生理状态、不同空气传热方式的影响，能效比也无法进行统计和评价。
因此，基于PMV（Predicted Percentage of Dissatisfied）指标的空调节能方法具有一定优势，它不仅可以考虑人体感受到的舒适度，还可以综合考虑多种因素的影响。
【研究内容及目标】本课题旨在研究一种基于PMV指标的空调节能方法，旨在通过对不同区域和状态下人体舒适度和能量消耗的研究来建立一种更为准确、实用的空调节能模型。
具体研究内容如下：1. PMV指标的分析及其在舒适度评估中的应用2. 探究空调温度、湿度等参数对人体舒适度的影响3. 建立基于PMV指标的空调节能模型，并进行优化4. 在实际应用中验证模型的可行性和实用性【研究方法】本研究将采用实验方法和数值模拟相结合的方法进行。
具体如下：1. 实验方法：通过实验室内的测试和问卷调查来获取实验数据，并与数值模拟结果进行对比和验证；2. 数值模拟：采用建立的基于PMV指标的空调节能模型，并运用计算机模拟软件对其进行评估和验证。
【研究意义】本研究能够建立一种更为准确、实用的空调节能模型，为以后的空调节能研究提供方法借鉴。
此外，该研究对环境保护和能源消耗方面的问题也将有所帮助，同时也有助于提高室内温度、湿度等方面的管理和控制水平。
最终将有望推动空调节能技术在实际应用中得到更广泛的推广和应用。
基于BP神经网络整定的PID列车司机室空调节能控制研究
２Ｂ神经 网络 的Ｐ 整定控 制 Ｐ Ｉ Ｄ
２ １ＰＤ ． Ｉ 控制 Ｐ Ｄ控 制 是 最早 发 展 起 来 的 应 用 经 典 Ｉ 控 制 理论 的控 制 策 略 ， 由于 算 法 简 单 ， 鲁棒 性 好 和 可 靠性 高 被广 泛 应 用 于工 业 过 程 并 取 得 了 良好 的 控制 效果 ［。 Ｉ 控 制 将 偏 差 ３Ｐ Ｄ １ 的 比 例 系 数 （ 、 间积 分 常 数 （ ． 微 分 丘） 时 Ｔ） 和 时 间 常数 （ ） 过线 性 组 合 构成 控 制 量 ， 通 对 被 控 对 象 进 行 控 制 。 例 系 数 成 比 例 地 反 比
系的 数 学 方 程 ［。 的学 习规 则 是 使用 最 速 ６它 Ｊ 下 降 法 ， 过 反 向传 播 来 不 断 调 整 网 络 的 通 权值 和 阈值 ， 网 络的 误 差 平方 和 最 小 。 Ｐ 使 Ｂ 神经 网络 模 型拓 扑结 构 包括 输 入 层（ ｐ ｔ 、 ｉ ｕ） ｎ 隐层（ｉ ｅ ｌｙ ｒ和输 出层（ ｕｐ ｔ ｌｙ ｒ 。 ｈｄ ａ ｅ ） ｏ ｔ ｕ ａ ｅ ）Ｂ Ｐ神 经 网 络 的 学 习过 程 分 为 正 向传 播 和 误
车 负 荷 的 节 能 减 排 ［。 ２ １
本 文针 对 以 上 问 题 进 行 研 究 ， 用 Ｂ 采 Ｐ 神 经 网络 的 Ｐ Ｄ整定 控 制 算法 对 司 机 室 空 Ｉ 调 进 行 温 度 自动 变 频 控 制 ， 但 保 证 了司 不 机 工 作 精 神状 态 ， 中注 意 力 驾 驶 ， 且能 集 而 有 效 节 约 能源 ， 实现 机 车 负 荷 的 节 能 减排 。
基于PMV指标的室内环境热舒适度控制器设计
基于PMV指标的室内环境热舒适度控制器设计冯鑫;段培永;段晨旭【摘要】针对目前室内热环境调节缺少合理控制方法的问题,本文在分析温度、湿度、风速和平均辐射温度四个热环境参数对PMV指数影响的基础上,基于人体舒适度模型的模糊控制,将嵌入式ARM9芯片作为主控制芯片,结合无线传感网络,设计了一种室内舒适度控制器,并阐述了其系统构成与决策方法.该控制器不仅布设方便,而且能够在保证人体室内舒适度的情况下,减少调节室内热环境过程中带来的能耗.【期刊名称】《山东科学》【年(卷),期】2016(029)001【总页数】6页(P110-115)【关键词】PMV指数;热舒适度;模糊控制【作者】冯鑫;段培永;段晨旭【作者单位】山东建筑大学信息与电气工程学院,山东济南250101;山东建筑大学信息与电气工程学院,山东济南250101;山东建筑大学信息与电气工程学院,山东济南250101【正文语种】中文【中图分类】TP272我国的建筑能耗约占总能耗的30%，并且还在持续增加，其中暖通空调系统的能耗占建筑能耗的30% ～60%［1］。
在2015年1月1日起开始实施的新绿色建筑评价标准（GB/T50378-2014［2］）中，已将暖通空调的能耗作为绿色建筑评价中的重要组成部分。
目前室内热环境主要检测温度、湿度，进行恒温恒湿控制［3］，却忽略了人体舒适感在室内热环境控制中的主体地位。
在一些舒适度控制的研究中多采用各种优化算法进行热舒适度的建模，并对热舒适度进行预测［4－5］，复杂的建模及优化方法在一定程度上可以提高热舒适度的控制精度，但对控制器的实现造成了困难。
此外，在相关研究所建立的空气调节模型中仅考虑人体的舒适性，没有考虑能源消耗这一因素［6］。
因此，本文在分析几个环境因素对舒适度影响的基础上，结合舒适度评价指标，设计了更便于实施的舒适度控制方法。
在众多的舒适度的评价指标中［7］，本文选用最具代表性的预测平均投票指标（predictedmean vote，PMV），PMV指标最早由丹麦教授Fanger提出［8］，该指标综合考虑了相对湿度、空气流速、平均辐射温度以及人体活动情况、着衣情况、空气温度等6个因素，代表了大多数人的冷热感觉，并且规定舒适度指标值FPMV在－0.5～0.5时为舒适范围。
基于热舒适指标PMV的空调控制系统研究综述
ｃ ｏ ｍｆ ｏ ｔ ｒ ｎｄ ａ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ － ｃ ｏ ｎ ｉ ｄ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｎ ｒ ｔ ａ ｓ ｔ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｆ ｏ ｒ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｇ ｅ ｓ ｏ ｎ
０ 引言
传统 的空调 系统 是基 于房 间温度 或 温湿度 的控 制， 人长 期处于 这种恒 定 的温湿 度环 境下 ， 容 易 出现
各种各样 的“ 空调病 ” ， 采用热舒适指标控制 的房 间， 控
“ 空调控 制技术 ” ， Ｐ ＭＶ 一 ， “ Ｐ ＭＶ在空调控制方面的应
用” 等查 阅相关期 刊文献 ， 并通 过 网络搜索 ， 对 国 内外 学 者关 于 Ｐ ＭＶ在 空调 控 制方 面 的论 著进 行 深入 学 习， 在此基础上 进行归类 、 整理 和总结 ， 并提 出其存在 的研究 空间和价值 。
关键词 ： 热舒适 Ｐ ＭＶ 空调系统 控制策略 建筑节能
Ｒｅｖ ｉ ｅｗ ｏｎ Ａｉ ｒ － Ｃｏｎｄｉ ｔ ｉ ｏｎ ｉ ｎ ｇ Ｃｏｎ ｔ ｒ ｏｌ Ｓｙｓ ｔ ｅｍ
ｂ ａｓｅｄ ｏｎ Ｔｈｅｒ ｍ ａｌ Ｃｏｍ ｆ ｏｒ ｔ Ｉ ｎ ｄｅｘ ＰＭ Ｖ
基于体感热舒适性的地铁车辆空调模糊控制仿真
基于体感热舒适性的地铁车辆空调模糊控制仿真于慧俐;陈安;李绪泉【摘要】对地铁空调车厢的热舒适性提出以预测平均投票(PMV)指标为被控参数的模糊控制方式.根据地铁现场测试数据和调查结果,建立了PMV控制方程.对模糊控制器进行了设计并在Matlab软件中实现了仿真计算.通过与PID(比例-积分-微分)控制方式比较发现,基于PMV指标的模糊控制方式在调节时间上缩短了57％,且在满足乘客热舒适要求的基础上,能很好地实现系统节能需要.%In this paper,PMV(predicted mean vote) index are chosen as the controlled parameter for fuzzy control simulation related to the body thermal comfort. According to the measure data and investigation results in subway sites,a PMV govern-ing equation is established, the fuzzy controller is designed and simulated in software Matlab. Through a comparison with the PID(proportional-integral-derivative) controlling method,the adjustment time of the fuzzy control based on PMV index is found shorter by 60％. Therefore, this method could meet the demands for passenger thermal comfort and system energy saving at the same time.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2018(021)001【总页数】4页(P91-94)【关键词】热舒适指标;模糊控制仿真;地铁空调【作者】于慧俐;陈安;李绪泉【作者单位】青岛理工大学环境与市政工程学院,266033,青岛;青岛理工大学环境与市政工程学院,266033,青岛;青岛理工大学环境与市政工程学院,266033,青岛【正文语种】中文【中图分类】U270.38+3随着城市轨道交通的快速发展，如何提高地铁车厢内人体的热舒适性已成为了普遍关注的问题。
基于预测控制理论的机车节能运行控制系统的研究的开题报告
基于预测控制理论的机车节能运行控制系统的研究的开题报告一、选题背景由于交通运输的不断发展，铁路交通作为一种安全、高效、环保的交通方式，受到了越来越多的关注。
而在运行过程中，机车作为铁路交通的重要组成部分，对于节能减排的需求也是越来越高。
因此，如何通过有效的控制手段，实现机车的节能运行，是一个具有重要意义的研究方向。
二、研究内容本研究拟基于预测控制理论，设计一种机车节能运行控制系统。
通过对机车运行状态的监测，建立机车的运行模型，并根据预测控制理论，发展出能够在实时计算机上进行控制的预测控制算法。
通过该算法在实际运行中的应用，探讨其节能运行的效果，进一步提高机车运行的经济性和环保性。
具体的研究内容包括以下几个方面：1. 建立机车的运行模型根据机车的运行特性和运行条件，建立机车的运行模型，包括机车动力系统、传动系统以及牵引负载等因素。
通过对运行数据的采集和分析，不断更新和完善该模型，以保证模型精度和准确性。
2. 设计预测控制算法基于建立的机车运行模型，设计能够在实时计算机上进行控制的预测控制算法。
通过对机车的运行状态进行监测和分析，提前预测机车的运行走势，并根据预测结果制定优化控制策略，实现机车的节能运行。
3. 研究控制系统的应用效果将设计的机车节能运行控制系统应用于实际的机车运行中，通过对比分析，评估该系统的节能效果和应用实际性，并探索进一步的优化空间。
三、研究意义本研究将通过基于预测控制理论的方法，实现机车节能运行控制系统的设计和应用，并探索该系统的节能效果和应用实际性，具有以下几个研究意义：1. 提高机车的经济性和环保性机车作为铁路交通的重要组成部分，其节能减排的要求日益增加。
本研究通过实现机车的节能运行控制系统，将有效地提高机车的经济性和环保性，为铁路交通的可持续发展做出积极贡献。
2. 推进交通运输领域的科技创新本研究所采用的预测控制理论，是近年来新兴的控制理论方法之一。
通过该研究的探索和实践，将为交通运输领域的科技创新提供新的思路和思维模式。
基于PMV指标的列车空调节能研究
基于PMV指标的列车空调节能研究
黄兵;杨昌智
【期刊名称】《制冷与空调》
【年(卷),期】2009(009)002
【摘要】目前列车空调基本上是定风量运行的,由于列车空调负荷随时间和地点变化,定风量空调系统无法达到令人满意的热舒适性,而且浪费能源.本文通过分析PMV方程的特点,提出以PMV指标作为控制变量的变风量空调系统应用于列车空调,分析该空调系统的控制原理;通过实例计算分析,验证列车使用变风量空调系统的可行性,得到变风量空调系统的节能潜力.
【总页数】4页(P24-26,23)
【作者】黄兵;杨昌智
【作者单位】湖南大学;湖南大学
【正文语种】中文
【中图分类】U2
【相关文献】
1.热舒适评价指标PMV-PPD在空调列车上的应用 [J], 杨培志;陈焕新
2.基于人体热舒适性指标PMV的暖通空调控制器 [J], 周汉清;王云良;史二颖
3.基于PMV指标的列车空调模糊控制研究 [J], 吴金洪;沈亚强
4.基于PMV指标的机车司机室空调节能控制器研究 [J], 章若冰
5.基于热舒适指标PMV的空调控制系统研究综述 [J], 赵敏华; 葛界锋; 周创创
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基于PMV指标的机车司机室空调节能控制器研究
作者：章若冰
来源：《科技创新导报》2011年第12期
摘要:针对当前机车司机室空调节能的需要,设计并实现了一种基于热舒适度指标(PMV)的机车司机室空调节能控制器。
通过对热舒适控制中的变量进行分析,采用智能控制策略,以环境空气温度为受控参数,通过开关空调机来实现以人体舒适感为导向的节能控制。
关键词:PMV指标机车空调智能控制节能
中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0078-02
1 引言
随着我国铁路的发展,机车速度越来越快,机车内部的环境也得到了提升,如果给旅客和列车工作人员提供一个更加舒适的乘车、工作环境是铁路发展的必然趋势。
车载空调是改善机车内部环境的重要设备,由于机车空间和电气环境的限制,如何在不提高车载空调功率的前提下改善其控制策略、降低能耗是许多学者研究的重点。
我国铁路空调客车普遍采用车顶单元式空调机组,不仅能满足夏、冬两季的制冷与供热要求,而且能为旅客提供较舒适的乘车环境。
但与世界上一些较先进国家相比,我国铁路客车空调的在技术方面仍然存在着一定的问题,需要进行优化和改进,以提高客车空调效率。
目前,国内机车空调机主要采用手动控制方式,往往需要司机在体感冷热交替中频繁手动开关机。
机车司机室是整列机车的控制中心,从交通安全的角度来看,司机室更需要智能化、人性化的环境温度,为机车司机营造一个舒适的行车环境。
因而,对司机室空调进行智能化、人性化节能装置的研究具有重大实践意义。
目前,国内对机车空调节能研究主要表现在两个方面:有效减少列车空调的冷负荷和合理控制新风量。
减少冷负荷体现在保温材料、保温措施的应用,但会涉及车厢改造,经济投入比较大。
新风量的控制主要仅仅考虑降低空调装置的负荷,并没有考虑乘客和司机的舒适度。
因此,如何以人舒适度为导向来研究、设计机车车载空调是必然趋势[1]。
2 热舒适度及PMV指标
热舒适是指人对周围热环境所做的主观满意度评价(ISO7730)。
由于人的个体差异, 一种100%满足所有人舒适要求的热环境是不可能存在的。
经验证,热舒适的范围是:冬天温度为18～25℃,相对湿度30%～80%,夏季温度23～28℃,相对湿度30%～60%(风速控制在0.1～0.7m/s)。
在装有空调的室内,温度为19～24℃,相对湿度40%～50%最舒适。
但如考虑温度对人思维活动的影响,最适宜的温度是18℃,相对湿度40%～90%,在这种室内小气候的环境下,人的精神状态好,工作效率也高。
因此,任何室内气候必须尽可能地满足大部分人群的舒适要求。
丹麦学者Fanger以人体热平衡方程为出发点,在全面深入地研究人和环境之间进行热交换的基础上提出了PMV指标(Predicted Mean Vote,预测平均投票值),它综合考虑了人体活动程度、服装热阻(衣着情况)、空气温度、平均辐射温度、空气流动速度和空气相对湿度等6个因素,以满足人体热平衡方程为条件,通过主观感觉试验确定出的绝大多数人的冷暖感觉等级[2]。
该指标用于评价人对周围热环境的热舒适度(或热不舒适度)得到了ISO7730的认可,至今被广泛使用的热舒适评价。
智能机车空调的控制策略能根据乘客及列车工作人员人体热舒适性要求,将人们的乘车、工作环境调节到人体舒适区。
基于恒温控制方法是目前被广泛采用的控制方法,这种控制方法的优点是控制简单,容易实现,但当其他因素对人体舒适性产生影响时,这种控制方法往往既达不到人体舒适性的要求又不利于节能。
湿度独立控制是目前舒适性控制的一个有效方法,可以通过降低环境空气的湿度,提高空调的冷水温度,以达到节能目的,在一些湿度比较大的地区如华南地区,采用控制湿度的方法可能会产生明显的经济效益,具有一定的地域局限性。
基于PMV控制方法将人们理想的舒适性作为控制目标,当外界几个条件同时改变时,控制系统能够通过控制一个或几个控制参数,实现人体舒适性。
3 控制器工作原理
如上文所述,PMV指标包含4个环境变量及2个与人体有关的变量,分别是空气温度、空气相对湿度、风速、平均辐射温度、人体活动程度以及服装热阻,PMV值与热舒适度标尺如下表1所示,PMV值为0时人舒适度最优,因此控制器应将PMV值维持在0上下。
参考文献[2],在列车内,由于平均辐射温度与空气温度差别较,平均辐射温度与空气温度差别较大、风速的调节受到限制等特点,以空气温度作为直接被控参数的间接PMV控制可以实现热舒适指标控制[3]。
机车空调节能控制器通过温度采集司机室内当前温度值,参考简化的PMV指标计算公式得到当前控制参数输入,采用智能模糊控制策略对空调进行自动开关机控制,达到提高司机体感舒适度和节能目的。
4 控制器的设计
4.1 硬件设计
控制器硬件结构框图如图1所示,选用单片机作为控制中心,通过温度传感器、A/D转换得到温度值,经CPU计算得到PMV值,同时实时采集车载空调机的运行状态,结合PMV值进行逻辑运算得到空调控制策略,最后利用单片机I/O口驱动继电器实现空调的开关。
为了实现本地参数调节和远程控制,控制器预留了通信模块和人机交互模块[4]。
主控制器采用AT89C51单片机,是整个控制器的中心,单片机通过软件的设计完成温度数据采集、数据分析、状态判断和控制执行。
数据采集采用温度系数为10K(25℃)的电阻式3950温度探头,简单实用,运用带串行控制和11路输入端的10位模数转换芯片TLC1543完成了A/D转换,通过快速轮询的方式实时采集司机室的室内温度值,并对多次采集数据通过均值算法得到室内的最佳取样温度。
控制执行单元主要由继电器实现,主控芯片通过总线接入D 型触发器
74HC273,同时编码、解码芯片(MC145026和MC145027)有效解决了掉电时刻继电器误动作的问题,而MC1413扩大了对继电器的驱动能力,有效保证了控制的稳定性。
控制器设计了友好的人机交换界面,通过LCD显示屏和按键单元来进行司机室内设定温度的输入与查询,并且能对控制器系统参数进行实时调整。
为了实现空调系统接入车载信息平台,控制器提供了RS485通信总线。
4.2 软件设计
控制器的嵌入式软件核心在PMV值计算及控制算法的实现。
PMV值的计算因涉及多个参数,而且其计算过程迭代次数非常多,单片机处理能力有限,本来采用文献[4]用室内温度来简化热舒适综合方程。
为了进一步提高单片机程序的处理速度,本文根据文献[4]简化后方程计算得到的数据(湿度RH=60%时)进行傅里叶拟合,拟合结得到PMV与司机室内温度的曲线方程为:
PMV=a0+a1*cos(t*w)+b1sin(t*w)
其中a0=-1.826,a1=-8.033,b1=31.17,w=0.01205,从而得到t与PMV的对应关系。
控制模块采用典型的PID控制,具有较强的线性跟踪性[5]。
5 结语
本文设计了一种基于热舒适度PMV指标的机车司机室空调控制器,根据文献[]的数据在matlab下仿真分析,温度曲线如图2所示,表明控制器很好地实现了温度良好地跟踪于控制器所设定的22度,达到了预期效果。
基于PMV的控制方法对于提高司机的舒适性和空调节能有重要意义,转变空调控制方式对提高人民生活质量,降低空调能耗,实现我国的节能目标将起重要作用。
参考文献
[1] 吴金洪,沈亚强.基于PMV指标的列车空调模糊控制研究[J].浙江师范大学学报(自然科学版).2007(2).
[2] 黄兵,杨昌智. 基于PMV指标的列车空调节能及优化的研究[C].2008铁路暖通空调学术年会论文集,2008.
[3] 郑华美.冬季采暖时PMV的图算和公式求解法初探[J]建筑热能通风空调.2007 (05).
[4] 章若冰.一种新型的通信机房通风节能控制器[J].科技创新导报.2010(12).
[5] 郭学森,韩旭,刘永华.用室内空气综合温度简化热舒适性方程的计算[C].中国制冷学会2009年学术年会论文集.2009.
[6] 肖玉玲.模糊PID控制在变频空调中的应用研究[J].河南教育学院学报(自然科学版).2010(2).
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