The Proportional-Integral-Derivative (PID) controller is still the most widespread control strategy in the industry. PID controllers have gained popularity due to their simplicity, better control performance and excellent robustness to uncertainties. This paper presents the optimal tuning of a PID controller for domestic induction heating systems with a series resonant inverter for controlling the induction heating power. The objective is to design a stable and superior control system by tuning the PID controller with a derivative filter (PIDF) through Fuzzy logic. The paper also compares the performance of the Fuzzy PIDF controller with that of a Ziegler-Nichols PID controller and a fine-tuned PID controller with a derivative filter. The system modeling and controllers are simulated in MATLAB/SIMULINK. The results obtained show the effectiveness and superiority of the proposed Fuzzy PID controller with a derivative filter.
In this study, existing control methods that are suggested or applied until now are classified by control parameters, and stability of in the room and floor surface temperatures of each control method is compared through experiments. Then, the control performance of these control methods are analyzed to evaluate the applicability to Korean apartment housing. From the result of the applicability analysis, the outdoor reset with on/off PWM control is found to be desirable for district heating systems and flux modulation is found to be applicable for decentralized heating systems. In the case of independent control systems for each room, on/off PWM control is desirable.
Radiant floor heating systems have been used as common heating supply systems in most residential buildings in Korea. Since the system uses a floor as thermal storage, proper control strategy should be adopted to avoid over-or under-heating problems. So far, studies related to control of the floor heating system have been conducted based on computer simulations. The active layer in TRNSYS is known for its usability as a floor heating system model and is integrated with the TRNSYS building model (Type 56). However, floor heating system simulations with the active layer are operated only if pre-defined minimum mass flow rate is ensured. This study proposes a simple RC (Resistance-Capacitance) model for radiant floor heating systems. Model parameters such as Rs and Cs are defined by optimization. The active layer, in this study, is used as the target system to search for optimal values. A TRNOPT optimization tool was used to conduct optimization under given simulation conditions. The RC model with optimal parameters are tested in other mass flow rates that were not used during optimization. Results reveal the RC model describes the active layer with successfully optimized model parameters. The RC model has fewer model limitations, and is expected to be used for various target systems, e.g. experimental data of a real radiant heating system.
In this study, the thermal performance of the room control system is analyzed in terms of control performance, potential for coil expansion and energy consumption through experiments comparing the individual room control system and an existing system. The results of this study show that the existing system is not able to supply design water flow rate and does not accurately maintain the set point temperature in each room. However, the individual room control system can set a room air temperature for each room, for it is able to supply design water flow and accurately control the set point temperature in each room and can reduce the energy consumption compared to the existing system. Moreover, the individual room control system can reduce the number of coil division zone and facilitates the construction process, because it can extend the length of the coil division.
PLC and its expansion module, electric ball valve and cooling pipe, electric heating steel plate and various components of the system, which is used to control test and process data. By automatically adjusting the opening of the valve, the system makes the top temperature and cooling speed develop along the ideal temperature diachronic curve. Moreover, the system enables the temperature difference between inside and surface of test block limited in a given range by automatically controlling the surface board heating. The method of physical simulation test by sandbox with built-in cooling water pipe and heating rod is adopted. On the premise of a given standard value, the operation of the system is checked under different working conditions. Further, an extension of this system is proposed, which enables its application to obtain some thermal parameters when cooperating with numerical simulation.
This paper presents an approach for the prediction of optimal heating load using a diagonal recurrent neural networks(DRNN) and data base system of outdoor temperature. In the DRNN, a dynamic backpropagation(DBP) with delta-bar-delta teaming method is used to train an optimal heating load identifier. And the data base system is utilized for outdoor temperature prediction. Compared to other kinds of methods, the proposed method gives better prediction performance of heating load. Also a hardware for the controller is developed using a microprocessor. The experimental results show that prediction enhancement for heating load can be achieved with the proposed method regardless of the its inherent nonlinearity and large time constant.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제9권2호
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pp.76-82
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2009
A Heating, Ventilating and Air Conditioning (HVAC) system is a nonlinear multi-input multi-output (MIMO) system. This system is very difficult to control the temperature and the humidity ratio of a thermal space because of complex nonlinear characteristics. This paper proposes an adaptive fuzzy output feedback control based on observer for the nonlinear HVAC system. The nonlinear HVAC system is linearized through dynamic extension. State observers are designed for estimating state variables of the HVAC system. Fuzzy systems are employed to approximate uncertain nonlinear functions of the HVAC system with unavailable state variables. The obtained controller compares with an adaptive feedback controller. Simulation is given to demonstrate the effectiveness of our proposed adaptive fuzzy method.
In this study, the design of the solar heating system for district heating as well as it's operating characteristics and the performance analysis was carried out. This solar district heating system was composed of two different types of solar collector circuit, flat plate and vacuum tube solar collector, in a system. This system supply constant temperature of hot water without solar buffer tank. For this, the proportional(variable flow rate) control was used. The experimental facility for this study was used the Bundang district solar heating system which was installed in the end of 2006. The operating characteristics and behaviour of each collector circuits are investigated especially for the system design and control. The yearly solar thermal efficiency is 47.5% on the basis of aperture area and 39.8% on the basis of gross area of collector. As a result this solar heating system without solar buffer tank and with proportional controller was testified a very effective and simplified system for district heating. It varied especially depend on the weather condition like as solar radiation and ambient temperature.
To improve heating performance of the heat pump in winter season, refrigerant heating device was applied to conventional heat pump. The refrigerant heating device operates at the heating capacity does not enough to the heating load requirement of the conditioning space. When the discharge air temperature of the indoor heat exchanger goes down to below $40^{\circ}C$ which is criterion for comfort of the occupants in the conditioning space, the system also starts. The refrigerant heating system has new concept of auxiliary heating device for heat pump in winter. In this study, the system performance was analyzed through experiments and parametric study was conducted to improve the COP and control strategies.
In this study, the energy characteristic of automatic thermostatic valves according to each heating method in floor radiant heating system were researched by computer simulation. For the analysis of unsteady heat transfer phenomena in household, the method of using electrical equivalent R-C circuit is applied, and radiation heat transfer between panel, ceiling and walls in household is calculated by enclosure analysis method. The parametric study on heating method, valve's control method, outdoor air condition, supply heating water temperature, supply flow rate are performed to compare energy characteristic, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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