乐动体育 LD体育乐动体育 LD体育LD乐动 乐动体育LD乐动 乐动体育LD乐动 乐动体育小环境电子控温除湿技术研究,除湿技术,除湿机,家用除湿机,除湿器,工业除湿机,空调除湿,除湿的食物,除湿解毒汤,除湿机价格

　　小环境电子控温除湿技术研究作者姓学位类学科、专研究方导师及职２０１２年０４月ｄｎａｇｎ饥玳Ｃ１登ＵｎＬｅａｒＬｅａｐｎｌＩＨＳ比．量ｎｎ：吾叭ｔ．ｒＬｆＵ０ｈｌｅＣ（ａｅＳｅ，＿＼合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：（工作单位、职称）主席：委员：中国电子科技集团４１所教授级高工多瓤专名合肥工业大学教授合肥工业大学副教授导师：铹**ｌ肥工业大学教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我～同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：局毳募签字日期：功１２年ｓ月岁曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解佥月曼兰些叁堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金目墨兰些太！Ｌ可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权二￥）学位论文者签名：杨秀凝导师签名：签字日期：劲眨年岁月岁日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：签字日期口垆ｊ、月厂日电话：邮编：小环境电子控温除湿技术研究摘要温度和湿度是影响仪器稳定性、精度和寿命的两个重要参数。仪器中很多器件对其周围的局部环境温度和湿度有着确定的要求，特别是对于自身含有热源且对温湿度比较敏感的仪器而言。而且随着仪器的小型化、轻型化的发展，仪器所处的空间越来越小，因此研究小环境下的控温除湿系统是十分有意义的。在小空间控温除湿方面，传统的采用液体汽化制冷控温和冷冻法除湿存在着结构复杂，成本高等问题，而且温湿度控制又具有非线性、滞后性、时变性和耦合性等特点，使得小空间环境控制更加复杂。本论文采用半导体制冷技术实现了小环境下的温度控制和除湿，并采用模糊控制技术和ＰＷＭ驱动方法实现了控制的自动化与智能化。本论文主要研究工作与内容如下：１．控温除湿方案研究。在分析半导体制冷控温和除湿原理的基础上，确定了系统的三个执行机构，分别为半导体制冷系统、半导体制热系统和循环风扇。并结合小空间温湿度控制的特点，提出了模糊控制的方案，并对其进行了具体设计，包括模糊控制器结构的确定、模糊化、模糊推理和反模糊化几个过程。２．模拟试验箱设计。模拟试验箱主要包括箱体、隔热层、半导体制冷系统和制热系统。对半导体制冷和制热系统进行了重点设计，包括热电堆选型、散热方式的选择和固定方式的选择。为了实现控温除湿，箱体中采用两层四室结构，分别为控温除湿室、冷凝室、循环室和加热室。同时对隔热层进行了选材和厚度计算及校核。３．测控电路设计和软件设计。测控电路部分主要包括温湿度测量模块、半导体热电堆及风扇驱动模块和主控制及外围电路模块，其中半导体热电堆驱动模块对于系统功能实现尤为重要，设计了ＰＷＭ驱动电路、隔离电路和滤波电路。软件部分主要包括温湿度测量程序、模糊控制程序和ＰＣ显示程序。４．系统实验测试与分析。对半导体热电堆电压、循环风扇等影响系统控温除湿效果的重要因素进行了开环实验研究。并在此基础上，进一步完善模糊控制程序，进行系统闭环实验，所得结果验证了系统设计的可行性、有效性。关键词：半导体制冷技术温湿度控制模糊控制ＰＷＭ驱动ＲｅｓｅａｒｃｈｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｍａｌｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＡＢＳＴＲＡＣＴＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｗｏｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ、ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｌｉｆｅ．Ｍａｎｙｄｅｖｉｃｅｓｔｈｅｉｒｓｐａｒｔｓｈａｖｅｌｏｃａｌａｍｂｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｔｈｅｍｓｅｌｖｅｓ，ａｎｄｗｈｉｃｈｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ，ｌｉｇｈｔ—ｄｕｔｙ，ｔｈｅｓｐａｃｅｏｃｃｕｐｉｅｄｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｂｅｃｏｍｅｓｓｍａｌｌｅｒｓｍａｌｌｅｒ．Ｓｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｍａｌｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｖｅｒｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｌｉｑｕｉｄｃｏｏｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｆｒｅｅｚｉｎｇｍｅｔｈｏｄｔｒａｄｉｔｉｏｎｅｘｉｓｔｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈｉｇｈｃｏｓｔ．Ａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｔｉｍｅｄｅｌａｙ，ｔｉｍｅ—ｖａｒｉａｂｌｅｓｓｔｒｏｎｇｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｉｔｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｔｒｏｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｕｍｉｄｉｔｙ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｍａｌｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃｏｏｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｕｓｉｎｇｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰＷＭｄｒｉｖｅｒ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃｏｏｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｔｈｒｅｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇａｇｅｎｃｉｅｓｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｓｅｍｌｃｏ—ｎｄｕｃｔｏｒｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｆａｎｓ．Ａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｕｍｉｄｉｔｙ，ｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｒｏｖｉｄｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｕｚｚｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｆｕｚｚｙｒｅａｓｏｎｉｎｇａｎｔｉ—ｆｕｚｚｙ．２．Ｄｅｓｉ２ｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｂｏｘ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｂｏｘｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｓｂｏｘ、ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇｌａｙｅｒ，ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｔｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｅｄｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｅｌｅｃｔｉｏｎｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｏｌｉｎｇ，ｔｈｅｃｈｏｉｃｅｆｉｘｉｎ２ｅｔｃ．Ｔｗｏｌａｙｅｒｓｆｏｕｒｒｏｏｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｄｅｈｕｍｉｄｉｆｙｉｎｇ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｏｏｍ，ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｄｅｈｕｍｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｏｏｍ，ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｈｅａｔｉｎｇｒｏｏｍ．Ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ１ａｖｅｒ ｃｈｅｃｋｅｄ．３．Ｄｅｓｉ ｇｎ ｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｈｕｍｉｄｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｏｄｕｌｅ，ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｃｈｉｌｌｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｆａｎｓｄｒｉｖｅｒ ｍｏｄｕｌｅ ｌｏｒｄｃｏｎｔｒｏｌ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｃｈｉｌｌｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｄｒｉｖｅｒ ｍｏｄｕｌｅ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔ ＰＷＭｄｒｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ， ｉｓｏｌａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ ｆｉｌｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｒｏｇｒａｍ，ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｇｒａｍ ＰＣｄｉｓｐｌａｙ ｐｒｏｇｒａｍ ４．Ｓｙｓｔｅｍ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅｓｔｓ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｔｕｄｙｉｎｇｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃｈｉｌｌｉｎｇ Ｄｌａｔｅ ｂａｓｉｓ，ｔｈｅｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｄ ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐｗｅｒｅ ｄｏｎｅ．Ｔｈｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ， ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ； ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒ０１；ｔｈｅ ＰＷＭ ｄｒｉｖｅｒ 致谢 本设计是在我的指导老师余晓芬教授的悉心指导下完成的。在设计的整个 过程中，余老师都给予了我莫大的指导和帮助，从设计方案的制度、具体设计 步骤的进展以及设计报告的完成，无不渗透着他的智慧和心血。余晓芬教授渊 博的知识、精湛的学术水平和高尚的个人情操，使我受益匪浅。求实的工作作 风和严谨治学的态度是我终身学习的榜样。在此，谨向余老师表示我最衷心的 感谢！ 感谢周围的同学和师姐师哥们，他们在我设计进行过程中遇到困难时都主 动热心地帮我解决难题。 感谢我的父母和亲戚对我的挂念、理解和支持。感谢在我这三年学习和生 活中帮助我的所有热心人。 作者：杨秀荣 ２０１ ２年０４月１ 目录第一章绪论……………………………………………………………………………………．１ １．１论文研究的目的与意义…………………………………………………１ １．２国内外研究现状…………………………………………………………．２ １．３本论文研究的主要内容………………………………………………．４ 第二章控温除湿方案研究……………………………………………………．５ ２．１半导体制冷理论基础…………………………………………………５ ２．２半导体制冷控温原理…………………………………………………７ ２．３半导体制冷除湿原理………………………………………………………８ ２．３．１湿空气的状态参数………………………………………………８ ２．３．２加热除湿………………………………………………………１０ ２．３．３冷却除湿…………………………………………………………．．１１ ２．４控温除湿方案研究……………………………………………………．．１１ ２．４．１模糊控制器结构的确定…………………………………………１ ２２．４．２精确量的模糊化…………………………………………………１３ ２．４．３模糊规则库的建立………………………………………………１４ ２．４．４模糊推理…………………………………………………………………１５ ２．４．５反模糊化………………………………………………………１ ６第三章模拟实验箱设计…………………………………………………………１８ ３．１半导体制冷系统设计…………………………………………………………１９ ３．１．１热电堆的选型…………………………………………………………………１９ ３．１．２散热方式的选择…………………………………………………．．２２ ３．１．３热电堆的固定方法的选择………………………………………２３ ３．２半导体制热系统设计………………………………………………………２４ ３．３箱体设计……………………………………………………………………．．２４ ３．４隔热层计算及校核……………………………………………………………２５ 第四章测控电路设计和软件设计………………………………………………２８ ４．１测控电路设计…………………………………………………………………．２８ ４．１．１温湿度测量模块………………………………………………．．２８ ４．１．２半导体热电堆及风扇驱动模块…………………………………２９ ４．１．３主控制及外围电路模块………………………………………．．３３ ４．２软件设计……………………………………………………………………．３４ ４．２．１温湿度测量程序设计…………………………………………．．３５ ４．２．２模糊控制程序设计……………………………………………………．３６ ４．２．３ ＰＣ显示程序设计………………………………………………３６ 第五章实验测试与分析………………………………………………………３８ ５．１开环实验……………………………………………………………．３８ ５．１．１开环实验１……………………………………………………３８ ５．１．２开环实验２……………………………………………………３９ ５．１．３开环实验３……………………………………………………．４０ ５．１．４开环实验４……………………………………………………４０ ５．２闭环控制性能标定实验………………………………………………．４１ 第六章总结与展望……………………………………………………………．．４３ ６．１论文总结………………………………………………………………………．４３ ６．２未来工作展望…………………………………………………………．．４３ 参考文献………………………………………………………………………４５ 攻读硕士学位期间发表的论文………………………………………………．４７ 插图清单 图１．１ ＭＥＭＭＥＲＴ公司的恒温恒湿试验箱…………………………………………３ 图２．１ 塞贝克效应原理图……………………………………………………………………．．５ 图２．２ 珀尔帖效应原理图……………………………………………………………………．．５ 图２．３ 汤姆逊效应原理图………………………………………………………６ 图２．４ 半导体制冷原理图……………………………………………………………………．．７ 图２．５ Ｏ图２．６湿空气的加热除湿过程图………………………………………………１１ 图２．７ 湿空气的冷却除湿过程图………………………………………………１１ 图２．８ 模糊控制器结构框图……………………………………………………………．．１２ 图２．９ ＥＨ的隶属函数………………………………………………………一ｌ ３图２．１０ Ｅ丁的隶属函数………………………………………………………………………．１４ 图２．１１ Ｕ．的隶属函数………………………………………………………………………．．１４ 图２．１２和玑的隶属函数…………………………………………………．．１４ 图３．１ Ｑ、占和丁的关系图（按最大制冷系数设计）………………………．２０ｃ 图３．２ ＱＣ、占和丁的关系图（按最大制冷量设计）…………………………２０ 图３．３ 最大制冷系数条件下计算极限特性图…………………………………２１ 图３．４ 半导体制冷装置实物图………………………………………………………２３ 图３．５ 半导体制热装置实物图………………………………………………………２４ 图３．６ 箱体结构图………………………………………………………………………２４ 图４．１ 系统硬件框图………………………………………………………………………．．２８ 图４．２ ＤＨＴ２１实物图和应用电路图………………………………………………………２８ 图４．３ ＢＴＳ７９７０Ｂ的内部结构框图…………………………………………一２９ 图４．４ ＴＥＣｌ驱动电路图……………………………………………………………………．．３０ 图４．５ ＨＣＰＬ２６３０内部结构框图………………………………………………………．．３０ 图４．６ 一个ＨＣＰＬ２６３０电路图……………………………………………………３ ｌ图４．７ ＬＣ二阶低通滤波电路图……………………………………………………３ １图４．８ 滤波器幅频特性曲线图………………………………………………３２ 图４．９ Ｌ２９８Ｎ内部结构框图…………………………………………………．３２ 图４．１０风扇驱动电路图………………………………………………………………………３３ 图４．１１主控制及显示、通讯模块电路图……………………………………．．３４ 图４．１２电源模块电路图………………………………………………………………３４ 图４．１ ３系统程序流程图…………………………………………………………３５ 图４．１４ ＤＨＴ２１和单片机的通讯时序图……………………………………………３５ ５６７５个ＤＨＴ２１测量温湿度流程图………………………………………３６模糊控制流程图…………………………………………………………３６ ＰＣ桌面显示图………………………………………………………………………．３７ ＴＥＣｌ控制电压与电流关系图…………………………………………３８ ＴＥＣ２控制电压与电流关系图………………………………………………３８ ＴＥＣｌ控制电压除湿效果图………………………………………………．．３９ ＴＥＣｌ控制电压控温效果图…………………………………………………３９ 循环风扇控制电压除湿效果图……………………………………………４０ 循环风扇控制电压控温效果图……………………………………………．４０ ＴＥＣ２控制电压除湿效果图…………………………………………………４１ ＴＥＣ２控制电压控温效果图…………………………………………………４１ 闭环除湿效果图………………………………………………………………………．．４２ 闭环控温效果图………………………………………………………４２ 表格清单表２—１模糊控制规则库………………………………………………………．１ Ｕ，模糊输出表……………………………………………………………１８表３—１半导体制冷器件参数表………………………………………………．２２ 表３—２隔热材料及其基本性能表……………………………………………．２５ 表５一ｌ实验１环境参数表……………………………………………………．３８ 表５—２实验２相关环境参数和控制参数表…………………………………………３９ 表５—３实验３相关环境参数和控制参数表………………………………………．４０ 表５—４实验４相关环境参数和控制参数表………………………………………………４１ 表５—５闭环实验１相关参数表…………………………………………………４２ 表５－６闭环实验２相关参数表…………………………………………………．４２ 表５—７闭环实验３相关参数表………………………………………………．４２ 第一章绪论 １．１论文研究的目的与意义 温度和湿度是影响仪器稳定性、精度和寿命的两个重要参数，特别是对于 自身含小热源且对温湿度比较敏感的仪器而言。如ＣＣＤ器件在温度过高时，会 使其热噪声和暗电流增大，使得成像质量下降…。半导体激光器工作阈值电流、 输出波长以及输出功率对温度都很敏感，温度过高时会使其稳定性下降甚至无 法正常工作【２】。现有的大规模的集成电路，在集成封装的环境下其内部部件自 然散热十分困难，随着其功能的增加以及工作效率的不断提高，排出的热量也 更多，使得集成电路工作的局部环境温度不断升高，导致集成电路使用寿命减 少，工作性能降低。据报道，由于温度过高致使仪器设备损坏的比率可以达到 仪器总损坏率的５５％【３ Ｊ。著名的“１ Ｏ。Ｃ法则”则称，器件温度每升高１ ０ｏＣ，其 失效率就可以增加一个数量级【４Ｊ。另外，潮湿的空气往往使得精密仪器的误差 加大，小型仪器的寿命缩短，甚至使得光学仪器和器件生霉生雾而完全丧失其 使用能力【５ Ｊ。目前，仪器中的很多部件、器件为保证其精度和功能的稳定性对 其周围的局部环境温湿度有明确的要求，而且随着仪器的小型化、轻型化的发 展，仪器所处的空间越来越小，因此研究小环境下的控温除湿系统具有重大的 科研意义。 在温度控制方面，常采用的制冷方式有：液体汽化制冷、涡流管制冷、气 体膨胀制冷和半导体制冷【６Ｊ。其中，液体汽化制冷是利用液体汽化时吸收热量 而实现制冷的，这种方式应用的最为广泛。常见的液体汽化制冷方式有蒸汽压 缩式、吸收式、蒸汽喷射式和吸附式。但是，这些制冷方式成本高、机械结构 复杂、能源消耗大，而且采用的制冷剂对环境也会产生污染，并不适合小环境 下的温度控制。半导体制冷也称热电制冷、温差电制冷【７ｑ Ｊ，其基本原理是利用 珀尔帖效应，即利用特种半导体材料构成Ｐ．Ｎ结，形成热电偶对，当通过直流 电时，热电偶对的一端吸出热量，而另一端则放出热量，从而实现制冷，这种 方式具有以下优点【Ｉ ｕＪ： １．结构简单，没有复杂的机械结构，工作环境要求低； ２．无制冷剂，无磨损，无噪声，寿命长，可靠性高； ３．体积小，重量轻，非常适用于便携式、小型化的应用场合； ４．启动快，控制灵活。且操作具有可逆性，既可以用它来制冷，又可以通 过改变电流方向来制热。冷却速度和制冷温度也可以通过调节工作电流实现； 由于上述优点，半导体制冷技术在小空间温度控制方面应用的尤为广泛。 在除湿方面，常采用的方法…］有冷却去湿法、吸湿剂除湿法和半导体制冷除湿 法。冷冻除湿法原理【ｌ ２Ｊ为湿空气吹经冷盘管时产生结露现象，通过降低绝对湿 度而降低其相对湿度，这种方法有赖于制冷系统的运行，机械结构复杂，能源 消耗大。吸湿剂除湿则是利用液体或固体吸湿剂吸收湿空气中的水分从而降低 湿度，这种方法较为简单，但是吸湿剂必须及时更换和再生，存在衰老问题，并 非可以无限次的再生使用，且湿度不能自动控制。半导体制冷除湿法根据原理 可分为两种，分别为冷却除湿和加热除湿【ｌ ３，１４ Ｊ。冷却除湿是应用半导体制冷将 湿空气冷却到露点温度以下，冷凝析出水份，通过降低其绝对湿度而降低其相 对湿度的；加热除湿是利用半导体制热对湿空气加热，使得温度上升，相对湿 度下降。因此半导体除湿法则由于具有以上优点非常适合于小环境下的湿度控 因此本文就利用半导体制冷技术对小环境控温除湿技术加以研究，实现了小环境下温湿度的同时控制，并实现了控制的自动化和智能化。 １．２国内外研究现状 半导体制冷的发展大致可以分为三个阶段【Ｉ卜”Ｊ。第一个阶段是在本世纪 初，塞贝克效应和珀尔帖效应的发现，但由于当时使用的金属材料和合金材料 的热电性能较差，能量转换的效率较低，热电效应并没有得到实质性的应用。 第二个阶段是在５０年代初，热电性能较好的半导体材料的研究发现和应 用，才进一步推进了热电制冷技术的理论和实验研究。五十年代以后，半导体 材料的性能已有很大的提高，作为特征参数的优值系数Ｚ从０．２１ ０。１／Ｋ提高 到了３１ １／Ｋ，从而使热电发电和半导体制冷进入工程实践领域。为使该方面的技术得到广泛应用，世界各国均投入了不少力量进行材料、工艺以及制冷 技术等方面的理论和应用研究，ＧＥ和ＷＨ等四家大公司同时对美国海军提出 的核潜艇空调和制冷系统热电化进行了不同类型和系统的样机研制，大大推进 了热电制冷技术在这方面的发展。紧接着俄罗斯（前苏联）也进行了船用热电空 调器和半导体冰箱的研制工作。西方国家还发展了各种便携式的热电制冷器、 小冰箱和经济食品箱等。 我国的半导体制冷技术开始于５０年代初，是最早研究制冷技术的国家之 一。６０年代中期半导体材料性能就达到了国际水平，７０年代开始研究半导体制 冷器件，８０年代末进入了应用产品的研制，以车用小型冷热藏箱为主，其结构 和外形主要模仿国外的同类产品。９０年代，研制出具有广泛实用价值的高低温 测试设备、民用便携式冷热箱、半导体去湿系列产品以及化妆品专用冷藏箱等 数十种应用产品。 半导体制冷技术具有诸多特点，应用开发几乎涵盖了国防、科研、工业、 医疗、农业、日程生活等所有领域，尤其是在要求制冷量不大，装置小型化的 场合，更具有其优越性。各类产品有热电冰箱、热电空调器、无线电元件恒温 器、热电冷热针灸仪、降温帽、降温服、冰毯、冷刀、红外探测器制冷器、旅 游汽车冷热两用箱、小型除湿器等等。半导体制冷技术在具体应用时往往采用两种方式，一种是把所需制冷设备 或器件直接安装到热电堆的冷端，直接得到冷却，如光电倍增管、大功率三极 管、红外探测器的冷却等等。另一种是把制冷设备或器件放在有热电制冷的小 空间里，通过小空间内空气的流动而得到间接冷却，如恒温恒湿箱、热电冰箱 等等。在本论文采用第二种方式研制半导体制冷控温除湿试验箱。目前，利用 半导体制冷技术研制的温湿度控制箱在国内还没有成型产品，在国外已有成型 产品，如德国ＭＥＭＭＥＲＴ公司的恒温恒湿试验箱，如图１．１所示，产品型号为 ＨＰＰ １０８＆７４９，其具体技术参数为： １．体积为１０８Ｌ／７４９Ｌ； ２．温度控制范围为５—７０；稳定性（时间）ｓ士Ｏ．１： 均一性（空间）Ｓ士０．４＠ｌ Ｏ。Ｃ，３７： ３．湿度控制范围为１ ０—９０％ＲＨ，控制精度为４－１．５％ＲＨ。 其主要特点为： １．采用半导体制冷，无需制冷剂，无有害废弃物，运行极其安静和平稳； 内腔完全封闭，与外界无气体交换； ２．动态加湿和除湿；极高的控制精度，即使在环境温度比较高或环境湿度 极端高低的地区，依然可保证控制精度；能耗较压缩机制冷可节约９０％： ３．完全符合ＩＣＨ ＧＵＩＤＥＬＩＮＥ（ＱｌＡ），可以用以物质的稳定性检测； ４．采用Ｐ级控制器，拥有Ｐ级控制器的所有特点。 虽然这款产品的温湿度控制精度较高，但是，其价格在３万左右，价格比 较高，体积比较大，而且在国外还没用这种产品。因此，本论文就利用半导体 制冷技术对小环境控温除湿技术进行研究，设计了以半导体热电堆为执行器件 的小环境控温除湿箱，空间大小为１ ０ｃｍｘ １０ｃｍｘ １０ｃｍ，温度控制在２０，湿度 控制在３０％ＲＨ以下，温度允许范围为Ｏ一６０，湿度允许范围为０．１ ００％ＲＨ。 图Ｉ．１ ＭＥＭＭＥＲＴ公司的恒温恒湿试验箱 １．３本论文研究的主要内容本文通过对半导体制冷技术的原理分析和研究，着重设计一套小空间的半 导体制冷控温除湿系统。其主要研究工作与内容如下： １．控温除湿：亏案研究。查阅相关文献，分析半导体制冷控温和除湿原理， 确定了系统的三个执行部件，分别为半导体制冷系统和制热系统及循环风扇。 又由于温湿度控制具有非线性、滞后性、时变性和耦合性等特点，比较难建立 系统的精确的数学模型，因此提出了模糊控制的方案，并应对其进行具体设计。 ２．模拟试验箱设计。模拟试验箱主要包括箱体、隔热层、半导体制冷系统 和制热系统。半导体制冷和制热系统是系统的关键执行部件，关系到系统控温 除湿能否得以实现，它的设计主要包括热电堆选型、散热方式的选择和固定方 式的选择等。为了实现温湿度的同时控制，箱体需对其结构进行设计，以便于 半导体制冷系统和制热系统的安装以及空气的流通。隔热层主要是减少箱内与 外界环境的热量交换，需对其进行选材和厚度计算及校核。 ３．测控电路设计和软件设计。测控电路部分主要包括温湿度测量模块、半 导体热电堆及风扇驱动模块和主控制及外围电路模块，其中，热电堆驱动模块 设计对于系统功能实现尤为重要，关系到系统能否实现自动控制，需要对其进 行重点设计。软件设计主要包括温湿度测量程序设计、模糊控制程序设计和ＰＣ 显示程序设计。 ４．系统实验测试与分析。通过模拟试验箱需要对电压、风流量等影响系统 控温除湿效果的重要因素进行开环实验研究。并在此基础上，进一步完善模糊 控制程序，进行系统闭环实验，以验证系统设计的可行性、有效性。 第二章控温除湿方案研究由上一章可知，系统采用半导体制冷技术来进行控温除湿，因此下面就先 介绍半导体制冷的理论基础和控温除湿原理，然后再进行系统控温除湿方案研 ２．１半导体制冷理论基础半导体制冷的理论基础是固体的热电效应。在无外磁场存在时，它包括五 个效应：塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应、焦耳效应和傅里叶效应【７１９２０］。 其中塞贝克、珀尔帖和汤姆逊这三种效应表明电和热能之间的相互转换是直接 可逆的。另外两种效应是热的不可逆效应，即焦耳效应和傅立叶效应。 １．塞贝克效应 如图２．１所示，由两种不同的导体（或半导体）材料Ａ和Ｂ构成的闭合回路， 如果回路的两个连接点（结点）处于不同温度Ｔ１与Ｔ２，回路中有电动势存在，这 种现象称为塞贝克效应或温差电效应。 图２．１塞贝克效应原理图这种电动势就称塞贝克电动势或温差电动势。温差电动势的计算公式为： 式中，Ｅ一温差电动势；ａ一，口Ｂ，吼Ｂ一一分别表示材料Ａ、材料Ｂ和材料对的温差电动势 率（塞贝克系数）： ＡＴ一一结点间的温差。 ２．珀尔帖效应 如图２．２所示，当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点上将 产生吸热或放热现象，这个现象就称为珀尔帖效应。 图２．２珀尔帖效应原理图 珀尔帖效应是塞贝克效应的逆过程，且是与半导体制冷有关的主要效应。 直流电回路时，回路的一端吸收热量，另一端则放出热量。吸热量称为帕耳帖 热，它正比于电流Ｉ。其计算公式为： （２－２）式中，７／＂。８为比例系数，称为珀尔帖常数，它的大小取决于构成回路的节 点温度和材料的性：质，其数值可由塞贝克系数ａ。。和节点处的绝对温度Ｔ相乘 得到。 ３．汤姆逊效应 如图２．３所示，若电流流过有温度梯度的导体，则在导体和周围环境之间 将进行能量交换，这种现象称为汤姆逊效应。实验得出单位长度吸收或放出的 热与电流和温度梯度的乘积成比例，公式为： ｘｌｘｋＴ 式中，Ｑ，，一一每单位长度导体的吸热（放热）率，也称汤姆逊热；ｒ一一比例常数，称为汤姆逊系数； Ｉ一一通：过导体的电流： ｄＴ／ｄｘ一一温度梯度； 丁一一温差。 Ｕｔｔｔ期ｔ．ｆ＂ 图２．３汤姆逊效应原理图 如果习惯电流方向和温度梯度的方向一致时有吸热现象，则汤姆逊系数丁 为正值。汤姆逊系数的特点是只涉及一种材料的性质。一般因这种热交换是二 级效应，它在电路的热分析计算中处于次要地位，其数值与珀尔帖效应相比甚 微，作为工程或设计计算，可以忽略不计。 ４．焦耳效应 单位时间内有稳定电流产生的热量等于导体电阻和电流平方的乘积。公式 ｎ＼，ｏ式中，Ｑ，一一焦耳热；卜一一通过导体的电流； Ｒ一一导体的电阻： 卜一一导体长度；ｐ一一导体的电阻率； Ｓ一一导体的截面积。 ５．傅里叶效应 单位时间内经过均匀介质沿某一方向传导的热量与垂直这个方向的面积 和该方向温度梯度的乘积成正比。公式为： 纹：竿伍一ｒｃ）：必丁（２－４） 瓦和Ｚ，一分别为热端和冷端绝对温度。２．２半导体制冷控：温原理 半导体制冷主要是热电效应中的珀尔帖效应在制冷技术方面的应用【１８】。实 际半导体制冷器的基本元件半导体热电偶对，如图２．４所示，即把一只Ｐ型半 导体元件３和一只ｎ型半导体元件４连成热电偶。由珀尔帖效应可知，当接通 直流电源５后，在两个接头处就会产生温差。在接头１处电流方向是ｎ到Ｐ， 温度下降并吸热，称为冷端。在下面的一个接头２处电流方向是Ｐ到ｎ，温度 上升且放热，称为热端。若干个这样的热电偶对在电路上串联起来，在传热方 面并联就构成一个常见的热电制冷组件（或称热电堆）。如果在热端安装散热装 置，把冷端放到工作环境中去，冷端就能够将热量输出，从而可以将空间热量 转移，达到降温的效果。而当改变直流电方向时，则其作用相反，冷端１放热， 从而达到升温的效果。 位１，２一接头，３，４一电臂，５一直流电源 图２．４半导体制冷原理图 由２．１节可矢［，加在热电偶两端的电压Ｕ，一部分用来克服电臂电阻Ｒ引 起的电压降Ｕ，，一部分用来克服塞贝克电动势Ｅ，即 Ｕ＝ｕ１＋Ｅ＝侬＋ｋ。一口。）丁＝ＩＲ＋（ｚＡＴ １Ｑｃ＝Ｑｐ—ＱＫ一去ＱＪ 利用以上分析，可以得到基本热电偶的制冷特性。 制冷量为 Ｑｃ：Ｇ一去Ｑ—ＱＫ：崛～去侬ｚ一尬丁 散热量为 消耗的电功率为Ｐ＝１２Ｒ斗仪Ｉ龋 输入电压为 Ｉ制冷系数为一以一ｉ一丁Ｅ－－Ｑｃ １１２Ｒ ＫＡ ｃｄＡＴ＋１２Ｒ２．３半导体制冷除湿原理 利用半导体制冷技术来除湿根据温湿度的不同，可以分为加热除湿和冷却 除湿两种。在除湿过程中，是以湿空气作为工质的，水蒸气的含量对湿空气的性 质及其有关过程有很大影响，不可忽略，所以下面先介绍一下湿空气的主要状 态参数‘１ ２．３．１湿空气的状态参数１．温度和压力 湿空气的温度丁是干空气和水蒸气的温度，即 式中，‰和Ｌ印分别表示干空气和水蒸气的温度。湿空气的压力Ｐ应为干空气的分压力和水蒸气的分压力之和，即 Ｐ２ｐ岫＋Ｐ，印 （２－６） 式中，ｐ岫和Ｐ唧分别为干空气和水蒸气的分压力。 ２．绝对湿度、相对湿度、含湿量 绝对湿度ｐ唧是指ｌ ｍ３湿空气中所含水蒸气的质量。由于湿空气中的水蒸 气也充满湿空气的整个体积，所以绝对湿度也就是湿空气中水蒸气的密度，定 ｐＶ叩２亍由理想状态方程可得 式中，Ｒ。印为水蒸气的气体常数，Ｒｖａｐ２－－－４６１ Ｊ／（Ｋｇ 绝对湿度不能说明湿空气的干、湿程度或吸湿能力的大小。为此，引入相对湿度的概念。 相对湿度ｐ是指湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度之 比。定义式为 ｐｓ根据理想状态方程可得够：鼻去：垃１００％ｘ ００％ （２－７）Ｔ ＲｖＱＰｓ、。含湿量ｄ是指‘在含有ｌｋｇ干空气的湿空气中，所含有的水蒸气的质量（通 常以克计），定义式为 ｄ：ｍｙａｐ１０３ 根据理想状态方程可得ｄ＝堕Ｒ．。ｐＴ堡Ｒａ，．ｙＴ ２６２２堕Ｐａｑ 由于Ｐ忉，＝Ｐ６一Ｐ唧（Ｐｂ是大气压力），Ｐ。印＝印，，则 ｄ：６２２丝！ ｐｂ一印ｓ 含湿量的变化表示在１ Ｋｇ干空气组成的湿空气中所含水蒸气质量的改变， 也即湿空气在过程中吸收或析出的水分。 焓是热力学中表示物质系统能量的一个状态函数，用Ｈ表示。定义式为Ｈ＝Ｕ＋ＰＶ 式中，Ｕ是内能，Ｐ是压强，ｙ是体积。焓的变化是等于系统在等压可逆过程 中所吸收的热量的度量。湿空气的焓ｈ是指１Ｋｇ干空气和１０－３Ｋｇ水蒸气的质量焓的总和，公式为 ｈ＝‰＋１０。ｄｈｖｏｐ 扛ｈ＝Ｃｐｆ＝１．０１ｆ办。＝ｒｏ＋Ｃｐｆ＝２５０１＋１．８５ｔ 式中ｃ。为干空气的平均比定压比热容，，为是惊奇的温度，％为Ｏ。Ｃ时水的 汽化潜热，Ｃ．为水蒸气的平均比定压比热容。则 ｈ＝１．０１ｔ＋１０。３ｄ（２５０１＋１．８５ｔ） （２－９） 在湿空气的处理过程中，假设压力不变，则吸收和放出的热量均可以用前 ４．露点温度、焓湿图露点温度是指湿空气在含湿量和气压都不变的条件下，冷却到饱和状态时 的温度。 湿空气的焓湿图，是以含有１ Ｋｇ干空气的湿空气为基准，并在一定的大气 压力下取质量焓ｈ为纵坐标、含湿量ｄ为横坐标而绘制的。且横、纵坐标方向 的夹角为１ ３５。。根据（２—５）、（２－６）、（２－７）、（２—８）和（２．９）可得到的焓湿图如图２．５ 所示。 ／Ｋ９干空气） 由上图可知，与横坐标垂直的一组线为定含湿量线，与纵坐标平行的一组 线为定质量焓线，而定温度线则是与横坐标几乎平行的一组线加热除湿 利用半导体制冷技术对湿空气加热，湿空气吸收热量，温度升高、含湿量 不变，如图２．６中ｌ ｊ２所示。由图可知，加热后，湿空气的温度升高、质量焓 增大、相对湿度降低。由ｌｋｇ干空气组成的湿空气在此过程中所吸收的热量为 ｑ＝Ａｈ＝ｈ一——ｈｉ １０ ／Ｋｇ干空气） 图２．６湿空气的加热除湿过程图 ２．３．３冷却除湿 湿空气流经半导体热电堆冷端时，温度下降，当温度降至露点温度以下时， 则有水蒸气凝结为水析出，然后经处理后的湿空气在与周围空气相混合，吸收 周围空气的热量，温度上升，如此循环，直到达温湿度的预定值，如图２．７所 示中１专２专３所示。由图可知，整个过程湿空气绝对湿度降低、焓减小、含湿 量减小、相对湿度也减小。则由１Ｋｇ干空气组成的湿空气在冷却阶段所放出的 热量为 ｑ＝Ａｈ＝缟一啊 （２—１０） ｄ１ｄ２ ｄ（ｇ／Ｋｇ千空气） 图２．７湿空气的冷却除湿过程图 ２．４控温除湿方案研究 由上一章半导体制冷控温、除湿过程可知，根据初始温湿度的不同其温湿 度的控制可能需要加热和制冷。虽然半导体热电堆可以通过改变电流方向来决 定制冷还是制热，但在使用过程中需在５分钟后才能通反向电流，所以本系统 采用一个用于冷却降温降湿的半导体制冷系统和一个用于加热升温降湿的半导 体制热系统。而且为了增加湿空气的流通量，需要增加一个循环风扇。因此系 统的执行机构有：三个，半导体制冷系统和制热系统是主要执行机构，循环风扇 是次要执行机构。 为了实现小空间温湿度的自动控制和智能控制，在确定了系统的具体执行 机构后，还要确定系统的具体控制方法。因为温湿度控制具有非线性、滞后性、 时变性和耦合性等特点，比较难建立系统的精确的数学模型，因此也就不适应 采用传统的或经典的控制理论。相对而言，模糊控制则是以模糊集合论、模糊 语言变量和模糊逻辑推理为基础的－－吞ｏＯ智能计算机控制方法【２０五２１，它不依赖于 对象的数学模型，具有很强的鲁棒性，适应范围广，特别适合非线性系统的控 制。因此，在本论文中采用模糊控制的方法。 模糊控制设计过程【２仉２２ Ｊ一般包括以下四个步骤： １．模糊控制器的结构的确定，即确定系统中的输入、输出变量的个数。 ２．精确量的模糊化，即将输入的确定量转换为模糊量（其中输入量包括外 界的参考输入，系统的输出或状态等），其过程为将输入量进行处理，使其变成 模糊控制器要求的输入量，接着进行尺度变换，使其变换到各自的论域范围， 并进行模糊化处理，使原来精确的输入量变成模糊量，用响应的模糊集合表示。 ３．模糊推理，它是模糊控制器的核心，具有模拟人的基本模糊概念的推理 能力，是基于模糊逻辑中的蕴含关系和模糊控制规则来进行。 ４．反模糊化，也称解模糊，即将模糊推理所得的控制量（模糊量）变换为 实际用于控制的清晰量，包含两部分内容：其一，将模糊的控制量经反模糊化 处理变化为表示在论域范围的清晰量；其二，将表示在论域范围的清晰量经尺 度变化为实际的控制量。下面就结合本系统介绍模糊控制的具体设计过程。 ２．４．１模糊控制器结构的确定 模糊控制器根据输入和输出量的多少可分为单输入单输出（ＳＩＳＯ）模糊控 制器、多输入单输出（ＭＩＳＯ）模糊控制器和多输入多输出（ＭＩＭＯ）控制器【２ ０１。 本系统中半导体制冷系统和制热系统还有循环风扇是执行机构，都会对温湿度 有影响，所以，建立了２输入３输出的模糊控制器。输入量为温度偏差和湿度 偏差，输出量为半导体制冷系统中热电堆电压ＴＥＣｌ、半导体制热系统中热电 堆ＴＥＣ２的电压和循环风扇电压。选取半导体制冷系统和制热系统为温湿度控 制主回路，循环风扇为温湿度控制补偿回路。其系统模糊控制器结构框图如图 ２．８所示，主要包括模糊化、模糊推理和反模糊化几个过程。 、ｒ湿度 下一Ｉ风扇卜＿温度 图２．８模糊控制器结构框图 ｌ２ ２．４．２精确量的模糊化 精确量的模糊化包括三个部分，即选取模糊语言变量、选取量化因子和确 定模糊隶属函数。 １．模糊控制器的输入输出量 模糊控制的输入变量为湿度偏差和温度偏差，输出变量为ＴＥＣ １、ＴＥＣ２及循环 风扇的电压值Ｕ、Ｕ，和Ｕ。由１．２节可知，在本系统中，温度控制在２０，湿 度控制在３０％ＲＨ以下，温度允许范围为０．６０，湿度允许范围为０—１ ００％ＲＨ。 设湿度和温度的测量值为日（尼）和丁＠），则湿度偏差（ＥＨ）禾Ｉ温度偏差（ＥＴ）分别 ＥＨ＝Ｈ（尼）一３０，Ｅ丁＝丁（后）一２０。 ２．模糊语言变量、模糊论域 湿度偏差ＥＨ取７个语言变量，形成７个模糊子集，分别为ＰＢ（正 大），ＰＭ（正中），Ｐ Ｓ（正小），Ｚ（零），ＮＳ（负小），ＮＭ（负中），ＮＢ（负大）。 湿度偏差的基本论域为［一３０％ＲＨ，７０％ＲＨ］，模糊论域为［．３，３］。 温度偏差Ｅ丁取７个语言变量，形成７个模糊子集，即ＰＢ（正大），ＰＭ（正 中），ＰＳ（正小），Ｚ（零），ＮＳ（负小），ＮＭ（负中），ＮＢ（负大）。温度偏差的 基本论域为［一２０。Ｃ，４０］，模糊论域为［一３，３］。 ＴＥＣｌ的电压ｕ，取５个语言变量，即ＰＢ（正大），ＰＳ（正小），Ｚ（零）， ＮＳ（负小），ＮＢ（负大）。由于ＴＥＣ １型号未选，所以设定Ｕ。的基本论域为 ［ｏｖＵｌＭＡｘＶ］，模糊论域为（一２，一１，０，１，２）。 ＴＥＣ２的电压Ｕ，及循环风扇的电压以均取３个语言变量，即ＰＢ（正大）， Ｚ（零），ＮＢ（负大）。由于ＴＥＣ２和风扇型号未选，所以设队的基本论域为 ［０ｖＵ２ＭＡｘＶ］，乩的基本论域为［０ｖＵ３ＭＡｘＶ］，模糊论域均为（一１０，１）。 ３．模糊隶属函数 模糊变量的隶属度函数常用的有正态函数、三角形函数、梯形函数等。本 系统中输入变量采用三角形函数，输出变量为了在逆模糊处理阶段简便，则采 用单点。湿度偏差、温度偏差、ＴＥＣｌ的电压Ｕ、ＴＥＣ２的电压及循环风扇 的电压Ｕ、的隶属函数分别如图２．９、图２．１ ０、图２．１１和图２．１２所示。 一一隶属度隶属度图２．１ ０ＥＴ的隶属函数 隶属度图２．１ １ＵＩ的隶属函数 ２．４３嬲紧系列的基于专家知识的语言来描述表示的，常采用“Ｉｆ 制冷系统要嘉善为正目不大，湿度差为正且不大时，半导体制热系统不工作，２．在温度差为正且不大，湿度差为正且小大时，半导体币９热尔习。个上ｌＦ’ 半导体制冷系统工作，且其控制电压较大。～佑辊卜诛经验，建立本系统的模糊控制规则库如表２—１所示。 １４ 最后可用逆模糊方法来求出清晰值Ｃ。综合考虑上述两种方法，本系统中采用直接推理法。 ２．４．５反模糊化 反模糊化所要实现的功能为将模糊量转换为确定量以输送给执行机构。可 常采用的方法有重心法，最大隶属度法和中位数法。由于本文中输出变量隶属 函数采用单点，模糊量和确定量之间成一一对应关系，所以反模糊化过程较为 简单。为了使反模糊过程更加简便，常常建立输入变量论域的元素和输出变量 论域的元素之间的关系，从而形成一个表格，即为控制表。控制表是根据模糊 规则库和模糊推理方法来建立的。产生控制表的方法常有直接法和间接法两种。 直接法是根据规则库中的规则直接求得控制量，从而产生控制表。间接法是先 求得模糊关系Ｒ后，再根据输入变量的具体值来求得控制量，从而形成控制表。 本系统中采用直接法。 在本系统中，输入变量湿度偏差和温度偏差的论域都有７个元素，即（一３， ．２－ｌ，０，１，２，３），共有４９个输入组合，输出变量有ＴＥＣｌ的电压Ｕ．、ＴＥＣ２的电 压Ｕ，及循环风扇的电压Ｕ这三个，则可形成３个模糊控制表。又由于输出变量 采用单点，则可直接建立输入变量论域元素和最终的输出电压值之间的关系表。 例如当ＥＨ＝２０％ＲＨ时，根据图２．９隶属度函数可知， 船（２０）肼＝丙１０－０．５５６，ＰＭ（２０）删＝素－ｏ．４４４ ０时，根据图２．９隶属度函数可知，船（１０）盯＝嵩－０．６ＰＭ（１０）扩孟划４ 查询表２—１可知，共有４条控制规则，分别为： ＵＩ＝船１ｆ ＥＨ＝ＰＭ Ｕｔ＝ＰＳＩｆ ＥＨ＝ＰＭ ＥＴ＝蹦ｔｈｅｎＵｌ＝朋 对于第一条控制规则，可得模糊控制量为 Ｕ１ｌ＝ＰＳ（２０）ＦＨ ＡＰｓｏ ＰＳ＝Ｏ．５５６Ａ０．６ ＡＰＳ＝Ｏ．５５６ ＡＰＳ 对于第二条控制规则，可得模糊控制量为 Ｕ１ ２＝ＰＳ（２０）ＥＨ ＡＰＭ（１ ＰＢ＝０．５５６Ａ０．４ ＡＰＢ＝０．４ 对于第三条控制规则，可得模糊控制量为Ｕ１３＝ＰＭ（２０）ＥＨ ＡｐＳ（１０）￡７．Ａ ＰＳ＝０．４４４ Ａ０．６ ＡＰＳ＝０．４４４ ＡＰＳ １６

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