百叶窗模糊控制系统策略研究.pdf

代建筑电气MAE
?研究与分析?
No5 Vol7 (Serial No, 77)2016
百叶窗模糊控制系统策略硏究
宋来鹏,马小军
(南京工业大学电气工程与控制科学学院,江苏南京211800
摘要:研究了百叶窗模糊控制系统策略,根据工作面的设定照度值与实际照度
值的差值来确定百叶窗的开度。分析了模糊控制器的控制规则,并利用 MATLAB
进行仿真分析。仿真结果表明,相比单模糊控制系统,双模糊控制系统室内工作面
的实际照度值与设定照度值的差值更小,可限制强度过高的太阳光直接进入室内,
提高了室内天然光的均匀度。
宋来鹏(1992),男,
硕士研究生,研究方
向为BM建筑智能
关键词:百叶窗;室内采光;单模糊控制系统;双模糊控制系统
化
中图分类号:TU855文献标志码:A文章编号:1674-8417(2016)05-0013-04
DOI:10.16618/j.cnki.16748417.2016.05.004
0引言
从模糊控制器,主要确定两个模糊控制器的输
入、输出量并模糊化6
百叶窗作为一种常见的建筑室内采光系
统,具有调节方便、安装简单、装饰美观等优点,
1.1.1主模糊控制器
通常根据室外天气状况控制进入室内的天然
(1)设定的照度值E。E作为主模糊控制器
光。自动百叶窗系统中存储建筑所在纬度、经
的一个输入变量,是根据不同性质的工作而设定
度为基础的一年内太阳位置的数据,通过这些「的其论域为【0.100模子集为T.S
数据与室外照度传感器来调节百叶窗的开度,
RS,M,RB,B,TB},分别对应特别小、小、较小、
不但能够保证视野(开放感),还可以达到最有
中、较大、大、特别大。
效的窗口采光2。
(2)设定的照度值与室内实际照度值的差
本文引人模糊推理思想,设计百叶窗控制系
值D。差值D作为主模糊控制器的第二个输入
统,根据设定的工作面照度值和设定值与实际照
变量,其论域为[-1000,1000,模糊子集为
度值的差值确定百叶窗的开度,以限制强度过高
INB,NM,NS,Z,PS,PM,PB},分别对应负
的太阳直射光直接进入室内;同时,根据天空模
大、负中、负小、零、正小、正中、正大。
式和太阳高度角产生的调节系数,进一步抑制因
(3)百叶窗的开度U。U为主模糊控制器
进入室内的太阳直射光强度过大而产生的不舒
的输出变量,定义为百叶窗的叶片与竖直方向
适眩光。
形成的夹角,夹角为0°,则开度最小;夹角为
1百叶窗模糊控制系统的实现
90°,则开度最大。因此U的论域为[0,90],模
1.1输入、输出量的确定与模糊化
糊子集为{TS,S,RS,M,RB,B,TB}。
设计的模糊控制系统包括主模糊控制器和
主模糊控制器隶属函数如图1所示。
马小军(1956-),男,教授,研究方向为建筑电气与智能化。
MAE現代建號电气
No5 Vol7(Serial No 77)2016
研究与分析?
S
RS M RB B
VS S M B VB TB
0.5
01002003004005006007008009001000
1020304050607080
E/ Ix
H/()
NB NM NS
PS PM PB
TS MS
0.5
1000-800-600-400-20002004006008001000
0.51.01.52.02.53.03.54.04.5
D/Ix
M/Ix
104
RS M RB B
TE
M
B
VB
嘤一
0102030405060708090
U/(C)
00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0
图1主模糊控制器隶属函数
1.1.2从模糊控制器
图2从模糊控制器隶属函数
(1)太阳高度角H。H作为从模糊控制器的
表1主模糊控制器控制规则
一个输入变量,主要由建筑物所处的地理位置决
E
定。如南京市最大的太阳高度角为81.7°,则H
D
TS
RS
RB B TB
的论域为[0,81.7](不考虑黑夜),模糊子集为
NB TS TS S RS RS M
TS,VS,S,M,B,VB,TB},分别对应特别小、
NM TS S RSRS M RB
般小、较小、适中、较大、一般大、特别大。
NS S
RS RS MM RB
(2)天空模式M。天空模式分为晴天、阴天
Z RSRS M
M
RB B
和混合天三种天空模式,可以用天顶亮度来表示
PS RS RS MM RB RB B
不同的天空模式,将M作为从模糊控制器的第二
RBRB
B TB
个输入变量,其论域为[0,45000],模糊子集为
PB RS MM RB BB TB
TS,VS,S,M,B,VB,TB}。
(3)系数K。K是根据天空模式和太阳高度角
主模糊控制器曲面如图3所示。
而产生的,作为从模糊控制器的输出变量,其论域为
基于以上控制规则,通过模糊规则浏览器进行
[0,2],模糊子集为TS,VS,S,M,B,VB,TB。
验证,当E=500x、D=0时,U=45;当E=900x、
从模糊控制器隶属函数如图2所示。
D=0时,U=663°。因此,当照度设定值较大时,
1.2模糊控制规则的建立
应尽量增加百叶窗开度,减小误差;当照度设定
1.2.1主模糊控制器的控制规则
值较小时,应尽量减小百叶窗开度,降低误差。
主模糊控制器有两个输入变量E、D,模糊语
1.2.2从模糊控制器的控制规则
言量均为7个,则模糊规则共有49条。主模糊
从模糊控制器有两个输入变量H、M,模糊语
控制器控制规则如表1所示。
言量均为7个,则模糊规则共有49条。从模糊
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