بخشی از مقاله
-1 مقدمه
به نظر می رسد سیستمهای تهویه مطبوع نیاز به یک واحد کنترل دارند. این واحد کنترل می تواند اتوماتیک ، نیمه اتوماتیک یا انسانی باشد. سیستم تهویه مطبوع موجود در بازار فاقد سیستم کنترل اتوماتیک می باشد. بدین خاطر نیاز به استفاده از سیستم کنترل اتوماتیک دریچه ها، سرعت موتور، پمپ آب، دما و رطوبت احساس می شود در این مقاله سیستمی که برای کنترل این تجهیزات در نظر گرفته شده است کنترل کننده فازی می باشد که از تجربه و دانش افراد خبره و کارشناس جهت کنترل استفاده می کند این کنترل کننده شامل سه ورودی دما، رطوبت و سنسور تشخیص حضور انسان می باشد و سه خروجی برای خاموش و روشن شدن پمپ آب، کم و زیاد کردن سرعت موتور و کنترل دریچه های سیستم تهویه مطبوع می باشد. در ادامه شرح مختصری از منطق فازی و سپس به بیان مکانیزم طراحی شده و ساخت کنترلر و در نهایت به شبیه سازی منطق فازی در محیط متلب پرداخته شده است.
-2 منطق فازی
منطق فازی بیشتر از اینکه یک مفهوم دقیق و ماشینی باشد شبیه منطق انسانی است و به داده های دقیق نیازی ندارد 1]،.[2 منطق فازی در سال 1965 برای اولین بار توسط دکتر لطفی زاده ارائه شد.[3] بعد از آن در موضوعات مختلف آکادمیک و صنعتی از منطق فازی استفاده گردیدکارایی این رویکرد برای بخش های مختلف سبب شد که در سالهای اخیر از این منطق برای سیستم های تهویه استفاده گردد. مطالعات اولیه در زمینه کاربرد منطق فازی برای سیستم های تهویه هوا در محیط های گلخانه ای انجام گرفت4]و5و.[6 دلیل اصلی استفاده از منطق فازی در این نوع از سیستم های تهویه مصرف بهینه انرژی و راحتی برای انسان است.[3]که در مکانهای حساسی مانند اتاق عمل مورد استفاده قرار میگیرد.
به طور مثال سیستم تهویه ای که برای اتاق عمل طراحی شد.[7] بر اساس داده هایی که از سنسورها حاصل می گردد و با استفاده از قوانین فازی سرعت موتورهای سیستم تهویه برای کنترل هوای محیط اتاق عمل تنظیم می گردد. سیستم پیشنهادی برای سیستمهای تهویه مطبوع طراحی و ساخته شده است که با ورودی های جمع آوری شده از سنسورها براساس منطق فازی استنتاج لازم اتخاذ می شود و در مرحله بعد خروجی های فازی مورد نظر تولید می گردد. کاربردهای زیاد سیستم های فازی به دلیل توانایی پردازش داده های غیر دقیق و مفاهیم مبهم می باشد.[8]
-3 مکانیزم طراحی شده
در این سیستم، کنترل کننده ای طراحی و ساخته شده است که اگر فردی وارد یک محیط بسته به عنوان مثال یک اتاق شود این دستگاه به صورت هوشمند دما و رطوبت محیط را کنترل میکند. و با استفاده از دریچه طراحی شده جهت جریان هوا را به سمت فرد مورد نظر هدایت میکند. در صورتی که در این محیط حرکتی از فردی نبود پس از گذشت مدت زمان خاصی دمای محیط ودریچه ها را به حالت اولیه برگردانده میشود . با استفاده از منطق فازی که می تواند طیف گسترده ای از شرایط عملیاتی را پوشش دهد. و بر پایه منطق ریاضی نیست و به آسانی قابل تنظیم به اصطلاحات زبان طبیعی می باشد. با اندازه گیری دما، رطوبت اتاق و حضور افراد به روش FLC می توان میزان به جریان در آوردن هوا را تنظیم کرد.
بنابراین ورودی کنترلر عبارتست از دما، میزان رطوبت و حضور افراد، خروجی نیز سطح جریان هوای خروجی از دستگاه تهویه که شامل سه حالت ، خاموش،کم و زیاد و همچنین باز شدن دریچه ها به سمت فرد مورد نظر را در بر میگیرد . ماهیت کلی این کنترل کننده شامل یک پایه گردان با یک استپرموتورالکتریکی برای دوران این پایه است. در نهایت سنسور تشخیص حضور انسان بر روی این پایه نصب گردیده که با برنامه ریزی منطق فازی صورت گرفته موتور در 4 مرحله شروع به حرکت دورانی 180 درجه نموده و در هر مرحله به مدت زمان 8 ثانیه شروع به شناسایی می نماید. در صورت حضور فرد، فرمانی به موتور دیگری که در انتهای پرههای دریچه نصب شده است ارسال میگردد.
سپس دریچه ها به سمت فرد مورد نظر حرکت کرده و فرمان استارت سیستم تهویه صادر میگردد. در صورت عدم حضور فرد، پس از 15 ثانیه موتور اصلی سیستم تهویه با دور کمتر کار میکند و پس از گذشت 3 دقیقه به طور کامل خاموش میشود. ضمن این که پنل کنترل اصلی سیستم به سنسور رطوبت سنج مجهز است که این سنسور می تواند با توجه به شرایط محیطی و میزان رطوبت دلخواه نسبت به خاموش کردن پمپ آب کولر اقدام نماید. - شکل - 1
سنسور رطوبت سنج در این طرح سنسورSHT10 می باشد، این سنسور قادر به اندازه گیری دما و رطوبت به صورت هم زمان می باشد، همچنین دارای دقت بالاتری نسبت به سنسورهای آزمایشگاهی مانند LM35 است، البته این سنسور از لحاظ دقت و واکنش پذیری در رده متوسط سنسورهای دما قرار دارد. سنسور تشخیص حضور انسان یک سنسور PIR می باشد که تمام سنسورهای PIR برای تشخیص حرکت از یک مفهوم اختلاف بین حضور و عدم حضور استفاده میکنندکه سبب میشود بین حضور یک انسان با امواج RFI و EMI منتشره از منابع دیگر تفکیک قائل شود. میزان حساسیت این حسگرها در حد تشخیص حرکت فرد نشسته و در حال کار می باشد.
-4 پیاده سازی کنترلر فازی بر روی سیستم طراحی شده
تعریف توابع عضویت با توجه به پارامترهای بدست آمده در مدل فازی ممدانی تحت محیط متلب صورت گرفت. در این طرح از دو روش مثلثی و ذوزنقه ای که اکثر سیستم های فازی با این دو روش نشان داده می شود به دلیل وضوح بهتر و سادگی استفاده شده است. تابع تعلق مثلثی به صورت زیر تعریف می شود: در سیستم پیشنهادی از روش ممدانی برای سیستم استنتاج فازی استفاده شده است.این سیستم در سال 1975 توسط ممدانی[2] برای اولین سیستم کنترل فازی دیگ بخار بود در دانشگاه لندن معرفی شد.او از یک مجموعه قواعد برای بیان تجربیات انسانی در سیستم خود استفاده کرد.
