專利名稱：變頻空調(diào)控制方法及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣調(diào)節(jié)裝置的控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體來說是一種變頻空調(diào)控制 方法及控制裝置。
背景技術(shù)：
變頻空調(diào)靠改變壓縮機頻率來控制室內(nèi)溫度并達到節(jié)能的目的， 一般采用
以下兩種控制方式
其一是傳統(tǒng)控制法，變頻空調(diào)器根據(jù)設(shè)定溫度與室內(nèi)溫度的差值來調(diào)節(jié)壓 縮機的頻率，即將壓縮機的變頻范圍平均分成幾個區(qū)段，大范圍的向下或向上 調(diào)節(jié)， 一定的溫差值對應(yīng)特定的頻率。這種控制方法，會導(dǎo)致空調(diào)器空調(diào)輸出 能力與真實的室內(nèi)負(fù)荷不相符，造成壓縮機在不同頻率間往復(fù)跳動運^亍，室溫
圍繞在設(shè)定溫度處往復(fù)震蕩。
其二是模糊控制法，可解決上述問題，但仍存在一定缺陷 一方面，由于
環(huán)境參數(shù)相對空調(diào)輸出有一定的滯后性，以室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)及其變化趨勢作為 反饋參數(shù)進行調(diào)頻控制的，其測量數(shù)據(jù)滯后，沒有以空調(diào)器本身的性能參數(shù)即 空調(diào)輸出能力作為反饋參數(shù)，造成響應(yīng)慢、超調(diào)大；另一方面，模糊控制器不 能對系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，如加權(quán)因子進行在線調(diào)整，其自適應(yīng)性比較弱，而室內(nèi)溫 度模型很容易受外界環(huán)境的影響，這導(dǎo)致室內(nèi)舒適性與空調(diào)器節(jié)能性能不能完 全滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供一種變頻空調(diào)控制方法，可克服現(xiàn)有變頻空調(diào)頻率 控制滯后、響應(yīng)慢、超調(diào)大的弊端；在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種變頻空調(diào) 控制裝置。
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的變頻空調(diào)控制方法，包括獲取室內(nèi)溫度及濕度；
根據(jù)室內(nèi)溫度及濕度，計算室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的溫差、溫差變化率及空
調(diào)輸出能力變化率的測量值，作為模糊控制的輸入?yún)?shù)；
將溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值分別量化，獲得相應(yīng) 論域上溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值；
根據(jù)溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值，按照預(yù)定的模糊 控制規(guī)則，計算并輸出壓縮機頻率。
優(yōu)選地，通過計算溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn)換值的加權(quán) 和，獲得所述壓縮機頻率。
優(yōu)選地，根據(jù)溫差轉(zhuǎn)換值，對溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn) 換值的加權(quán)系數(shù)進行調(diào)整。
優(yōu)選地，通過檢測室內(nèi)機進、出風(fēng)口的溫度及濕度，獲得室內(nèi)溫度及濕度。
本發(fā)明提供的變頻空調(diào)控制裝置，包括
溫度、濕度測試探頭，用于檢測并輸出室內(nèi)溫度及濕度的測量值；
數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)室內(nèi)溫度及濕度，計算室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的溫 差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值，作為模糊控制的輸入?yún)?shù)；
量化單元，用于將溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值分別 量化，獲得相應(yīng)論域上溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值；
模糊控制器，用于才艮據(jù)溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值， 按照預(yù)定的模糊控制規(guī)則，計算并輸出壓縮機頻率。
優(yōu)選地，所述壓縮機頻率的增量為溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化 率轉(zhuǎn)換值的加4又和。
優(yōu)選地，所述溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn)換值的加權(quán)系數(shù) 為溫差的線形函數(shù)。
優(yōu)選地，所述溫度、濕度測試探頭分別設(shè)置在室內(nèi)機進、出風(fēng)口位置。優(yōu)選地，所述模糊控制器中預(yù)設(shè)模糊決策表，通過將溫差、溫差變化率及 空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值與模糊決策表比較，獲得壓縮機頻率。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過檢測室內(nèi)溫度、濕度計算室內(nèi)溫度與設(shè)定溫 度的溫差、溫差變化率和空調(diào)輸出能力即制冷量或制熱量變化率，作為模糊控 制的三個輸入?yún)?shù)，使得壓縮機在前一時刻運行頻率大小的基礎(chǔ)上，能智能化 地判斷室內(nèi)負(fù)荷，并適時給出恰當(dāng)?shù)念l率，由此較大程度地避免控制滯后、響 應(yīng)慢、超調(diào)大的弊端。
特別地，本發(fā)明采用在線自調(diào)整模糊控制算法，與傳統(tǒng)控制方法和一般模 糊控制方法相比，本發(fā)明具有較強的魯棒性，可使室溫以較快的速度達到設(shè)定 值并穩(wěn)定維持在設(shè)定值上，達到控制精度高、過渡過程優(yōu)良、舒適性高的期望 效果。


圖l是本發(fā)明變頻空調(diào)控制方法的流程圖； 圖2是本發(fā)明變頻空調(diào)控制裝置的組成圖； 圖3是一具有本發(fā)明控制裝置的變頻空調(diào)室內(nèi)機的橫截面圖； 圖4是圖3所述變頻空調(diào)室內(nèi)機的主視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的基本構(gòu)思是，將空調(diào)輸出能力作為模糊控制的輸入?yún)?shù)；進而設(shè) 置合適的控制系統(tǒng)自調(diào)整因子。
下面結(jié)合附圖與具體實施例進行說明。
請參見圖l，該圖為本發(fā)明變頻空調(diào)控制方法的流程圖，具體包括以下步
驟
S101、獲取室內(nèi)溫度及濕度。
一般地，在室內(nèi)機進、出風(fēng)口設(shè)置相應(yīng)溫濕度測試探頭；通過檢測室內(nèi)機 進、出風(fēng)口的溫度及濕度，獲得室內(nèi)溫度及濕度，作為計算室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
S102、根據(jù)室內(nèi)溫度及濕度，計算室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的溫差、溫差變化
率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值，作為模糊控制的輸入?yún)?shù)。
獲得室內(nèi)溫度及濕度數(shù)據(jù)后，可根據(jù)有關(guān)數(shù)學(xué)模型、圖表或曲線等計算室
內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的溫差、溫差變化率(導(dǎo)數(shù))及空調(diào)輸出能力變化率(導(dǎo)數(shù))
的測量值，例如
先由所測得室內(nèi)溫度、濕度計算出進出口空氣的焓值W、 W,其焓差為 AA = / 2 - /zl 。
所述焓值h由空氣溫度T和相對濕度P確定，推算過程如下
r濕=r-io*(i-p)/(o.ooo8*r2 -o.oi98*r + o.79)
二五X戶(—5800.2206/(r濕+273.15) + 1.3914993-0.04860239*(2"濕+273015) A = - 0.0006635 * (r - W1000 "0.622^ /(畫/70-八) = 1005r +1000 * (2501 + L84r) * J
其中，
iV一一飽和水蒸汽分壓力； A— —水蒸氣分壓力；
d——含濕量。
再由實驗測出室內(nèi)機各種轉(zhuǎn)速"所對應(yīng)的空氣質(zhì)量流量G ,得到制冷或制
熱量
具體地，可由試驗測定室內(nèi)風(fēng)機一定轉(zhuǎn)速下對應(yīng)一定風(fēng)量丄(W3//7)，再計
算制冷(熱)量e，公式如下
g = p *丄* A/z
P —一空氣密度(kg/m3)最后，計算室溫與設(shè)定溫度的差值A(chǔ)r、溫差變化率A7^、空調(diào)輸出能力變 化率2c，其中
AT = T設(shè)定_ T室溫
炎
込
由此，以室溫與設(shè)定溫度的差值A(chǔ)r、溫差變化率A^、空調(diào)輸出能力變化
率込:為輸入?yún)?shù)，以壓縮機頻率/為輸出參數(shù)，確定本發(fā)明控制輸入輸出變量。
對于模糊控制系統(tǒng)而言，需對上述輸入?yún)?shù)模糊化，具體地 首先確定輸入變量溫差E、差值導(dǎo)數(shù)EC、空調(diào)輸出能力導(dǎo)數(shù)F，其中， ￡ (代表A7^r設(shè)定(k)-T室溫(k))
五c(代表一 Ar I = IWQ H r設(shè)定(")-r室溫(")I)
^(代表& =洲-附—l))
進一步地，還需選擇模糊狀態(tài)、定義模糊集語言變量的基本論域、確定量 化因子和比例因子、建立語言變量賦值表、提取及制定模糊控制規(guī)則，由此構(gòu) 建本發(fā)明的模糊控制系統(tǒng)。關(guān)于模糊控制系統(tǒng)架構(gòu)的知識為現(xiàn)有技術(shù)，可具體 參照有關(guān)文獻，在此不再贅述。
S103、將溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值分別量化，獲
得相應(yīng)論域上溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值。 具體地，本發(fā)明中量化因子可為
& =1、 &c =100、 =300 優(yōu)選地，三者均四舍五入取整數(shù)，論域均為7級，即<formula>formula see original document page 9</formula>
S104、根據(jù)溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值，按照預(yù)定 的模糊控制規(guī)則，計算并輸出壓縮機頻率。
將溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值按照模糊控制規(guī)則進 行計算邏輯運算，可獲得輸出量的相應(yīng)級別值，進一步精確化后就可得到所需 要的控制量。當(dāng)然，也可通過查詢模糊決策表的形式，獲得輸出量的相應(yīng)級別 值。
優(yōu)選地，預(yù)設(shè)模糊決策表，通過將溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化 率的轉(zhuǎn)換值與模糊決策表比較，獲得壓縮機頻率的增量，其與前一時刻的壓縮 機頻率之和，即為當(dāng)前時刻的壓縮機頻率。通過預(yù)i殳才莫糊決策表，可以減少計 算量，提高控制效率。
特別地，可通過計算溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn)換值的加 權(quán)和，獲得所述壓縮機頻率。優(yōu)選地，根據(jù)溫差轉(zhuǎn)換值，對溫差、溫差變化率 及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn)換值的加權(quán)系數(shù)進行調(diào)整，這可以提高控制系統(tǒng)的自 適應(yīng)性能。
所述自調(diào)整因子"可確定為
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，"有5個可能取得的值，根據(jù)溫差變化幅度，選擇合適的系數(shù)。 對于某時刻壓縮機頻率而言，其最終結(jié)果由以下公式確定<formula>formula see original document page 9</formula>/("--前一時刻壓縮々幾的運行頻率。
顯然，這種自調(diào)整過程符合人在控制決策過程中的思維特點，已經(jīng)具有優(yōu)化的特點，且易于實現(xiàn)實時控制。
本發(fā)明變頻空調(diào)控制方法，在測試室內(nèi)機進出風(fēng)口溫度、濕度，并計算出 制冷量或制熱量，作為模糊控制的 一個輸入?yún)?shù)，結(jié)合對室溫及其變化的檢測， 在三維模糊控制器中采用在線自調(diào)整模糊控制算法。與傳統(tǒng)控制方法和一般模 糊控制算法相比，本發(fā)明具有較強的魯棒性，在前一時刻運行頻率大小的基礎(chǔ) 上，智能化的判斷室內(nèi)負(fù)荷并適時給出恰當(dāng)?shù)念l率，較大程度的避免了控制滯 后、響應(yīng)慢、超調(diào)大的弊端，使室溫以較快的速度達到設(shè)定值并穩(wěn)定維持在設(shè) 定值，達到控制精度高、過渡過程優(yōu)良、舒適性高的效果。
在上述基礎(chǔ)上，下面對本發(fā)明的變頻空調(diào)控制裝置進行描述。 請參見圖2，該圖是本發(fā)明變頻空調(diào)控制裝置的組成圖。該變頻空調(diào)控制
裝置，包括
溫度測試探頭2、濕度測試探頭1,分別設(shè)置在室內(nèi)機進、出風(fēng)口位置， 用于檢測并輸出室內(nèi)溫度及濕度的測量值；
數(shù)據(jù)處理單元3，用于根據(jù)室內(nèi)溫度及濕度，計算室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的 溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值，作為模糊控制的輸入?yún)?shù)；
量化單元4，用于將溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值分 別量化，獲得相應(yīng)論域上溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值；
模糊控制器5，用于根據(jù)溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換
值，按照預(yù)定的模糊控制規(guī)則，計算并輸出壓縮機頻率。 一般地，可設(shè)定溫差
滿足以下條件時，啟動模糊控制器5 ， -3°CS M^3。C日于。
優(yōu)選地，才莫糊控制器5中預(yù)設(shè)模糊決策表，通過將溫差、溫差變化率及 空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值與模糊決策表比較，獲得壓縮機頻率。其中
當(dāng)前時刻的壓縮機頻率為前 一 時刻的壓縮機頻率與壓縮機頻率增量之和； 所述壓縮機頻率增量為溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn)換值的加權(quán)和；優(yōu)選地，所述溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn)換值的加權(quán)系數(shù) 為溫差的線形函數(shù)，以提高自適用能力。
該空調(diào)控制裝置運行過程中，壓縮機6根據(jù)所得到的壓縮機頻率運轉(zhuǎn)，通 過室內(nèi)換熱器7作用，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度并使其穩(wěn)定維持在設(shè)定值上，具有控制精 度高、過渡過程優(yōu)良、舒適性高的特點。
請參見圖3、圖4,其中圖3是一具有本發(fā)明控制裝置的變頻空調(diào)室內(nèi) 機的橫截面圖；圖4是圖3所述變頻空調(diào)室內(nèi)機的主視圖。進風(fēng)口9、出風(fēng)口 IO處均設(shè)置溫度測試探頭2、濕度測試探頭1,所測得溫度數(shù)據(jù)用于模糊控制。 按照本發(fā)明控制方法，壓縮機6按期望頻率運轉(zhuǎn)，使冷媒蒸汽被壓縮；同時， 貫流風(fēng)扇8使空氣不斷進入，通過與室內(nèi)換熱器7換熱，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。
如圖4所示，另外在室內(nèi)機面板上設(shè)置制冷量顯示數(shù)碼管11 、溫度顯示 數(shù)碼管12，可顯示出實時制冷(熱)量及室內(nèi)溫度，使用便捷、直觀。
下面以制冷為例，對空調(diào)運行過程進行說明
設(shè)定室溫為27。C，原始室溫高于30。C。開機后壓縮才幾高頻運行，室溫迅 速達到3(TC，此時，
因滿足啟動條件，此時啟動模糊控制器，使壓縮機頻率按以下公式計算, /("u = /w +"*五+ (0.6 —a/2)*￡C + (0.4 — a/2)*F
由于E取最小值-3， EC<0, F>0， k=0,有
由此，使壓縮機頻率降低。在使室溫由30。C逐步降溫至27。C的降溫過程 中，會有多個樣B周步驟，即
AJ7 = —3 °C
在經(jīng)歷細(xì)微超調(diào)并穩(wěn)定后，最終使得T - 27 °c 。
此時，E取值為0， EC及F也都為O,會有
由此，壓縮機頻率不變，最終使室內(nèi)保持恒溫。制熱過程與此相反，在此 不再贅述。
本發(fā)明提出以制冷(熱)量的變化為一依據(jù)要素，并采用三維模糊算法決
定壓縮機頻率，使房間溫度迅速達到設(shè)定溫度，并穩(wěn)定在設(shè)定值；具有控制準(zhǔn) 確、響應(yīng)快、超調(diào)小的特點，從而滿足控制精度高，過渡過程優(yōu)良，舒適性高 的要求；有利于減輕壓縮機的損耗，節(jié)約能量。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應(yīng) 視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。 對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可 以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種變頻空調(diào)控制方法，其特征在于，包括獲取室內(nèi)溫度及濕度；根據(jù)室內(nèi)溫度及濕度，計算室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值，作為模糊控制的輸入?yún)?shù)；將溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值分別量化，獲得相應(yīng)論域上溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值；根據(jù)溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值，按照預(yù)定的模糊控制規(guī)則，計算并輸出壓縮機頻率。
2、 如權(quán)利要求1所述的變頻空調(diào)控制方法，其特征在于，通過計算溫差、 溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn)換值的加權(quán)和，獲得所述壓縮機頻率。
3、 如權(quán)利要求2所述的變頻空調(diào)控制方法，其特征在于，根據(jù)溫差轉(zhuǎn)換 值，對溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn)換值的加權(quán)系數(shù)進行調(diào)整。
4、 如權(quán)利要求1-3任一項所述的變頻空調(diào)控制方法，其特征在于，通過 檢測室內(nèi)機進、出風(fēng)口的溫度及濕度，獲得室內(nèi)溫度及濕度。
5、 一種變頻空調(diào)控制裝置，其特征在于，包括溫度、濕度測試4笨頭，用于檢測并輸出室內(nèi)溫度及濕度的測量值； 數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)室內(nèi)溫度及濕度，計算室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值，作為模糊控制的輸入?yún)?shù)；量化單元，用于將溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值分 別量化，獲得相應(yīng)論域上溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值；模糊控制器，用于根據(jù)溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換 值，按照預(yù)定的模糊控制規(guī)則，計算并輸出壓縮機頻率。
6、 如權(quán)利要求5所述的變頻空調(diào)控制裝置，其特征在于，所述壓縮機頻率的增量為溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn)換值的加權(quán)和。
7、 如權(quán)利要求6所述的變頻空調(diào)控制裝置，其特征在于，所述溫差、溫 差變化率及空調(diào)輸出能力變化率轉(zhuǎn)換值的加權(quán)系數(shù)為溫差的線形函數(shù)。
8、 如權(quán)利要求5所述的變頻空調(diào)控制裝置，其特征在于，所述溫度、濕度測試探頭分別設(shè)置在室內(nèi)機進、出風(fēng)口位置。
9、 如權(quán)利要求5-8任一項所述的變頻空調(diào)控制裝置，其特征在于，所述 模糊控制器中存儲預(yù)設(shè)模糊決策表，通過將溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能 力變化率的轉(zhuǎn)換值與模糊決策表比較，獲得壓縮機頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開一種變頻空調(diào)控制方法，包括獲取室內(nèi)溫度及濕度；根據(jù)室內(nèi)溫度及濕度，計算室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值，作為模糊控制的輸入?yún)?shù)；將溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的測量值分別量化，獲得相應(yīng)論域上溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值；根據(jù)溫差、溫差變化率及空調(diào)輸出能力變化率的轉(zhuǎn)換值，按照預(yù)定的模糊控制規(guī)則，計算并輸出壓縮機頻率。本發(fā)明具有控制準(zhǔn)確、響應(yīng)快、超調(diào)小的特點，可滿足控制精度高、過渡過程優(yōu)良、舒適性高的要求。有利于減輕壓縮機的損耗，節(jié)約能量。相應(yīng)地，本發(fā)明還公開一種變頻空調(diào)控制裝置。
文檔編號F24F11/00GK101526260SQ20091013499
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者陽 劉, 尤順義, 陶祥成 申請人:廣東志高空調(diào)有限公司