隨著空調(diào)在客車上的普遍應(yīng)用，它已經(jīng)成為標(biāo)志客車檔次的重要設(shè)備之一。雖然有時空調(diào)用來泛指調(diào)節(jié)車廂溫度的制冷和加熱系統(tǒng)，但通常意義上的空調(diào)只限于那些安裝在客車上的制冷設(shè)備。在天氣比較炎熱時，空調(diào)系統(tǒng)可以有效地調(diào)節(jié)車廂內(nèi)溫度，為車廂提供適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，營造一個相對舒適的乘坐環(huán)境。但溫控滯后問題是該行業(yè)普遍存在的一項(xiàng)技術(shù)難題，不容易實(shí)現(xiàn)精確控制，加上客車空調(diào)工作環(huán)境比較復(fù)雜，要對車廂溫度進(jìn)行精確控制比較困難。

   目前生產(chǎn)客車空調(diào)的廠家很多，但由于上述原因和技術(shù)條件的限制，自動控制策略都采用簡單邏輯控制，也就是具有滯后特性的（壓縮機(jī)）開關(guān)控制。目前說來，這仍然是一種簡單，并且行之有效的控制方法。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，乘客對乘坐環(huán)境舒適性要求的不斷提高，這種控制方法的不足也逐漸暴露出來。首先，由于溫度控制的大慣性和大滯后特性，使用這種方法只能設(shè)置比較大的滯環(huán)寬度，否則控制方法可能不穩(wěn)定，這是這種控制方法的先天不足，難以對車廂溫度實(shí)現(xiàn)精確控制。其次，由于目前對溫度的控制是通過開關(guān)壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，執(zhí)行機(jī)構(gòu)單一，這也是導(dǎo)致車廂溫度波動的重要原因。雖然目前對客車空調(diào)溫度控制精度指標(biāo)還沒有要求，但空調(diào)溫度控制精度指標(biāo)直接影響乘車的舒適程度，應(yīng)該得到重視。近年來，大功率場效應(yīng)管器件價(jià)格不斷下降，使用也越來越廣泛，低成本直流電機(jī)調(diào)速已不是困難問題。這一情況使客車空調(diào)溫度控制手段的限制得以緩解，為進(jìn)一步提高客車溫控技術(shù)，創(chuàng)造了良好的條件。下面著重分析幾種控制理論在客車空調(diào)溫度控制中應(yīng)用的可行性。

   一、客車空調(diào)溫度控制方法分析

   由于現(xiàn)在低成本直流電機(jī)調(diào)速很容易實(shí)現(xiàn)，客車空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)不再局限于壓縮機(jī)，還應(yīng)該包括空調(diào)的蒸發(fā)機(jī)組，因此，本文討論的方法基于客車空調(diào)溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，客車空調(diào)溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

   （一）PID方法

   PID（比例-積分-微分）控制是線性方法，依賴于控制系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，適用于線型系統(tǒng)的控制，是目前單輸入單輸出控制問題中使用最為普遍的一種方法。此方法的使用有兩個基本前提：第一，必須能夠直接或間接地獲取系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型；第二，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型必須能夠線性表示。雖然很多特殊情況下可以用PID 實(shí)現(xiàn)溫度控制，但應(yīng)該清楚地認(rèn)識到，由于溫度調(diào)節(jié)過程的大慣性和純滯后特點(diǎn)，通常用PID 來控制溫度會很容易產(chǎn)生振蕩或因?yàn)榭刂谱饔镁徛貌坏嚼硐氲目刂菩Ч?。此外，客車空調(diào)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，并且隨車型的不同，環(huán)境差異較大，要獲得統(tǒng)一的運(yùn)行參數(shù)幾乎沒有可能。對于特定的運(yùn)行環(huán)境，在一定的操作范圍內(nèi)，可以通過調(diào)整PID 的參數(shù)實(shí)現(xiàn)對溫度過程的控制。但是一旦過程動態(tài)特性發(fā)生改變，PID 就有可能失控。所以在空調(diào)溫度主控制環(huán)用PID方法應(yīng)該采取慎重態(tài)度。PID在客車空調(diào)中的應(yīng)用只能局限在蒸發(fā)和風(fēng)機(jī)調(diào)速的控制環(huán)內(nèi)。

   （二）模糊控制方法

   模糊控制法是一種邏輯控制方法，也是一種經(jīng)驗(yàn)控制方法。它與傳統(tǒng)的自動控制的根本區(qū)別是不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，而是運(yùn)用模糊理論將人的經(jīng)驗(yàn)知識、思維推理等控制過程的方法與策略由模糊控制器來實(shí)現(xiàn)，只需要關(guān)心功能而不是系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，研究的重點(diǎn)是控制器本身而不是被控對象，模糊控制設(shè)計(jì)的核心是模糊控制器的設(shè)計(jì)。所以這種系統(tǒng)對系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感，具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，適用于對不同對象的控制，也是在溫度控制過程中廣泛使用的方法。在客車空調(diào)溫度控制中，模糊控制法是一種值得嘗試的控制方法。為了適應(yīng)客車空調(diào)的運(yùn)行條件，需要抽象出一個適應(yīng)性強(qiáng)的模糊集，使用車型之間的差異也有可能給隸屬度的確定帶來一定困難，這就不可避免地需要作大量實(shí)驗(yàn)來加以驗(yàn)證。

   （三）專家系統(tǒng)

   作為一種純粹的經(jīng)驗(yàn)方法， 專家系統(tǒng)近年來被應(yīng)用于很多控制領(lǐng)域，在一些大慣性、大滯后、時變或者本質(zhì)非線性控制方面有不少應(yīng)用的實(shí)例。這種方法也不依賴系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，而是完全建立在經(jīng)驗(yàn)知識和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對控制對象施加控制作用，要求實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)全面，控制策略嚴(yán)密。在各種條件下的實(shí)驗(yàn)資料獲取全面的前提下，專家系統(tǒng)在客車空調(diào)溫度控制方面具有很好的應(yīng)用前景。

圖一

      二、結(jié)束語

   本文以幾種常用的控制方法為代表，總體上簡單分析了這幾種方法在客車空調(diào)溫度控制中的應(yīng)用前景，從中可知：雖然PID 這類依靠系統(tǒng)精確數(shù)學(xué)模型和線性控制理論的控制方法目前研究最深入、使用最廣泛，但這種方法并不適合于客車空調(diào)對車廂溫度的控制；模糊控制和專家系統(tǒng)這類邏輯、經(jīng)驗(yàn)控制方法在車廂溫度控制方面具有廣闊的前途，而像模糊控制這樣既依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，又具有邏輯抽象能力的控制理論可能更有利于解決客車空調(diào)溫度控制問題。需要明確的是，無論哪種方法，都要面對客車空調(diào)復(fù)雜的工作環(huán)境，都需要大量而全面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來保證控制方法的穩(wěn)定和各項(xiàng)控制指標(biāo)的確定。以上只涉及到空調(diào)溫度控制，通風(fēng)及空氣質(zhì)量的控制，這些都是客車空調(diào)控制方法不可回避的課題。