CN100516687C - 动态空调温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动态空调温度控制方法，用来补偿空调控制器因自热引起的温度偏差，包括如下步骤：建立时间和控制器的温度变化曲线；建立移动窗口，所述移动窗口的窗口宽度是取样时间段，所述移动窗口的斜率是根据温度变化曲线和取样时间段确定的；测得控制器的最小温度变化率；移动窗口的斜率大于最小温度变化率时，控制器显示温度等于前一单位时间的显示温度加上从前一单位时间起到当前的温升。本发明的动态空调温度控制方法，分设了温度的动态和静态补偿，不仅优化了控制器的温度控制能力；而且在所述动态补偿阶段每一个计算点都能判断控制器的自热过程是否结算，并执行较好的校正，消除了控制器因自热引起的温度偏差对显示温度的影响。

Description

动态空调温度控制方法

技术领域

本发明涉及一种温度控制方法，具体涉及一种的可补偿自热引起的显示误差和控制偏差的动态空调温度控制方法。

背景技术

在传统的中央空调温度控制器设计时，因为不能像普通的分体空调那样将温度传感器安置在空调回风口的位置，大部分的情况下都只能将温度传感器放置在各个房间控制器的塑料件内。如果中央空调控制器的结构空间太小，或控制器内的控制板与外面的通风不够好，都会因控制器内的电子元器件的通电发热而造成控制器内的温度高于控制器所在的环境温度(以下简称自热，指非因外面环境的热量而造成的控制器内温度升高)，从而造成控制器的温度传感器对所处环境温度的采样偏差，使得控制器的温度显示出现误差(仅限于控制器有温度显示的情况)，并且造成控制器的控制精度出现较大偏移。

在当今的欧美市场上，为避免控制器外凸在墙体上给人造成的呆笨形象，逐渐流行缩小控制器的尺寸，并且安装在墙体内。这种中央空调控制器的安装结构需要将控制器的表面与墙体相平(英文表述：Flush Mount)或略微凸出(英文表述：Semi Flush Mount)，所述控制器通常被安装在一个60毫米*60毫米*60毫米的墙穴内，所述墙穴的尺寸小并且散热困难，因此采用如何补偿传感器的温度采样偏差就越发紧迫了。

发明内容

本发明的目的是提供可补偿自热引起的显示误差和控制偏差的动态空调温度控制方法。

实现所述目的的技术方案是：一种动态空调温度控制方法，用来补偿空调控制器因自热引起的温度偏差，包括如下步骤：

在环境温度(Ta)下，建立时间和控制器的温度变化曲线；

建立用于判断是否进行温度补偿的移动窗口，所述移动窗口的窗口宽度是取样时间段(w)，所述移动窗口的斜率是根据温度变化曲线和取样时间段(w)确定的；

根据所采用的窗口宽度测得控制器在自热引起的温度偏差稳定之前的最小温度变化率(Rexp)；

当移动窗口的斜率大于最小温度变化率(Rexp)时，控制器显示温度(Td(t))等于控制器前一单位时间的显示温度(Td(m-1))加上从前一单位时间起到当前时间的温升(Tc(m)-(Tc(m-1))。

优选的，在时间小于取样时间段(w)时，控制器的显示温度(Td(k))等于传感器的采样温度(Tc(k))。

优选的，当移动窗口的斜率小于最小温度变化率(Rexp)时，控制器显示温度(Td(n))等于传感器的采样时间(Tc(n))加上固定的温度偏差(To(a))。

具体来说，所述最小温度变化率(Rexp)是指在自热造成的温升没有结束前，一个移动窗口的取样时间段(w)内，所述控制器的最小温度上升率和最小温度下降率。

具体来说，所述温度变化曲线在开始阶段温度上升的斜率大，然后温度上升的斜率逐渐变缓，并在时间(tn)时温度上升的斜率为零，温度达到一固定值不再上升。

优选的，所述控制器在热启动的状态下，在预定时间内关闭大功率输出设备。

本发明采用所述技术方案，其有益的技术效果在于：1)本发明的动态空调温度控制方法，通过在控制器中设置温度的动态补偿阶段，在所述动态补偿阶段中，控制器显示温度(Td(t))等于控制器前一单位时间的显示温度(Td(m-1))加上从前一单位时间起到当前时间的温升(Tc(m)-(Tc(m-1))，从而消除了控制器因自热引起的温度偏差对显示温度的影响；2)本发明的动态空调温度控制方法，通过在控制器中设置温度的动态补偿阶段，所述动态补偿阶段的优点在于每一个计算点(如在本发明中为每隔单位时间一分钟)都能判断控制器的自热过程是否结算，并执行较好的校正；3)本发明的动态空调温度控制方法，在动态补偿之后，进入静态补偿阶段，在所述静态补偿阶段，所述控制器的显示温度(Td(k))等于传感器的采样温度(Tc(k))，使得控制器的显示温度随着温度的变化状态进行相应的动态补偿控制，从而优化了所述控制器的温度控制能力；4)本发明的动态空调温度控制方法，在控制器热启动时，不开启大功率输出设备的输出，能很好的解决控制器再次通电后前几分钟的温度误差问题。

附图说明

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步的详细说明：

图1是本发明动态空调温度控制方法的控制器在某一固定环境温度Ta时因自热而造成的内部温度变化曲线图。

具体实施方式

请参考图1，本发明涉及一种动态空调温度控制方法，用来补偿空调控制器因自热引起的温度偏差。

本实施方式中所用的各个变量的定义如下：

Ta(t)表示在时间t时控制器所处的环境温度；

Ts(t)表示在时间t时控制器内因自热而引起的温度偏差；

Tc(t)表示在时间t时控制器内的温度传感器所采样到的温度，显然Tc(t)＝Ta(t)+Ts(t)；

Td(t)表示在时间t时控制器的显示温度，该温度也是控制器进行温度控制所依靠的温度；

To(a)表示在某个环境温度Ta下固定的温度偏差；

R(t)表示在时间t时温度上升/下降相对于窗口宽度的比率；

Rexp在自热引起的偏差稳定前控制器的最小温度上升/下降比率；

Texp在自热引起的偏差稳定前控制器的最大运行时间；

t表示时间，本实施方式中以分钟为单位来标识。

所述动态空调温度控制方法具体包括如下步骤：

建立在环境温度Ta下，时间和控制器的温度变化曲线。虽然在不同的环境温度时该曲线有所不同，但整体仍类似，都是在开始阶段温度上升的斜率比较大，以后逐渐变缓，在时间tn时斜率变为0，即温度不再上升，温差达到某个固定值。在应用移动窗口的动态补偿方法时，在不同的环境温度Ta下，所述温度变化曲线的不同并不会影响到该动态补偿方法的精度和实用性。

然后，建立用于判断是否进行温度补偿的移动窗口，所述移动窗口的窗口宽度是取样时间段w，所述移动窗口的斜率是由温度变化曲线和取样时间段w确定的。本实施方式中，所述取样时间段w取4分钟。根据所采用的窗口宽度测得控制器在自热引起的温度偏差稳定之前的最小温度变化率(Rexp)。

控制器开始工作，在时间小于取样时间段w时，控制器的显示温度(Td(k))等于传感器的采样温度(Tc(k))。本实施方式中，取样时间段w＝4，具体来说：

在t＝0，亦即控制器上电时，Tc(0)＝Ta(0)+Ts(0)，因为Ts(0)＝0，因此Td(0)＝Tc(0)；

在t＝t1，Tc(t1)＝Ta(t1)+Ts(t1)，因为时间t没有超过窗口宽度，所以Td(1)＝Tc(1)；

在t＝t2，Tc(t2)＝Ta(t2)+Ts(t2)，因为时间t没有超过窗口宽度，所以Td(2)＝Tc(2)；

在t＝t3，Tc(t3)＝Ta(t3)+Ts(t3)，因为时间t没有超过窗口宽度，所以Td(3)＝Tc(3)；

以此类推...所以，只要时间t未超过窗口宽度，Td(k)＝Tc(k)。

在时间大于取样时间段w时，控制器进入动态补偿阶段。

在所述动态补偿阶段中，当移动窗口的斜率大于最小温度变化率(Rexp)时，控制器显示温度(Td(t))等于控制器前一单位时间的显示温度(Td(m-1))加上从前一单位时间起到当前时间的温升(Tc(m)-(Tc(m-1))。

具体分析如下：

本实施方式中，取样时间段w＝4。在t＝t4时，时间达到了窗口宽度，应用第一移动窗口10。此时第一移动窗口10的斜率为：R(4)＝Tc(4)-Tc(0)；

如果R(4)＜Rexp，进入静态补偿阶段。

如果R(4)＞＝Rexp，Td(4)＝Td(3)+Tc(4)-Tc(3)，亦即在Td(3)的基础上加上所采样到的前一个单位时间段(t3到t4)的温升。从而消除了控制器因自热引起的温度偏差对显示温度的影响。

在t＝t5，应用移动第二窗口20。此时第二移动窗口20的斜率为：R(5)＝Tc(5)-Tc(1)；

如果R(5)＜Rexp，进入静态补偿阶段。

如果R(5)＞＝Rexp，Td(5)＝Td(4)+Tc(5)-Tc(4)，亦即在Td(4)的基础上加上所采样到的前一个单位时间段(t4到t5)的温升。从而消除了控制器因自热引起的温度偏差对显示温度的影响。

在t＝t6，应用移动第三窗口30。此时第三移动窗口30的斜率为：R(6)＝Tc(6)-Tc(2)；

如果R(6)＜Rexp，进入静态补偿阶段。

如果R(6)＞＝Rexp，Td(6)＝Td(5)+Tc(6)-Tc(5)，即在Td(5)的基础上加上所采样到的前一个单位时间段(t5到t6)的温升。从而消除了控制器因自热引起的温度偏差对显示温度的影响。

依次类推...在t＝tm，应用第m-3窗口。此时第m-3移动窗口的斜率为：R(m)＝Tc(m)-Tc(m-4)；

如果R(m)＜Rexp，进入静态补偿阶段。

如果R(m)＞＝Rexp，Td(m)＝Td(m-1)+Tc(m)-Tc(m-1)，即在Td(m-1)的基础上加上所采样到的前一个单位时间段(t(m-1)到tm)的温升。从而消除了控制器因自热引起的温度偏差对显示温度的影响。

所述最小温度变化率Rexp是指在自热造成的温升没有结束前，一个移动窗口的取样时间段w内，所述控制器的最小温度上升率和最小温度下降率。

本发明在动态补偿阶段，在时间t超过窗口宽度后的任一采样点，计算斜率的移动窗口都较前一个移动窗口平移了一个采样计算间隔，亦即单位时间段。所计算的移动窗口斜率如果低于预先测定值Rexp，则认为动态补偿阶段结束，转而进入静态补偿阶段。所述动态补偿阶段的优点是每一个计算点，如在本实施方式中为单位时间段每隔一分钟，都能判断自热过程是否结算，并执行较好的校正。

完成动态补偿阶段后进入静态补偿阶段。

所述静态补偿阶段中，当移动窗口的斜率小于最小温度变化率(Rexp)时，控制器显示温度(Td(n))等于传感器的采样时间(Tc(n))加上固定的温度偏差(To(a))。

动态补偿阶段的误差分析：

在冷启动或控制器断电长时间(至少大于Texp)的状态下：

此时控制器内的温度变化如图1所示，为动态补偿阶段的最理想运行条件，在t＝0时因为尚无自热产生，显示的是实际的环境温度；在t＝1，2，3时显示温度的是控制器内的温度传感器的采样温度，该温度是实际的环境温度加上自热造成的温升后的结果。在t＝3时达到最大误差，但是根据实践的结果显示，即使在t＝3时，温升仍不显著，一般温升在0.5摄氏度以内，所以最大误差也是0.5摄氏度，该误差范围是可以接受的。

在热启动(控制器运行长时间后，短时断电，再启动)的状态下：

在此状态下控制器启动时，因为控制器内前次运行的余热并未散尽，所以在t＜＝3时会有较大的显示误差，最恶劣的情况下误差会达到To(a)的值。但在从t＞4时起，控制器可判断出其温升缓慢的特点，从而转而进入动态补偿阶段，故误差在较短的时间内得以纠正，可满足实际的应用。

并且断电后热启动的概率在实际的控制系统中很低，如果辅以其它的控制手段，例如在通电后的前几分钟内控制器只执行人工设置的调整和显示任务，而不开启大功率输出设备的输出，则就能很好的解决通电后前几分钟的温度误差问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种动态空调温度控制方法，用来补偿空调控制器因自热引起的温度偏差，其特征在于：包括如下步骤：

在环境温度Ta下，建立时间和控制器的温度变化曲线；

建立用于判断是否进行温度补偿的移动窗口，所述移动窗口的窗口宽度是取样时间段w，所述移动窗口的斜率是根据所述时间和控制器的温度变化曲线和取样时间段w确定的；

根据所采用的窗口宽度测得控制器在自热引起的温度偏差稳定之前的最小温度变化率Rexp；

当移动窗口的斜率大于最小温度变化率Rexp时，控制器显示温度Td(m)等于控制器前一单位时间的显示温度Td(m-1)加上从前一单位时间起到当前时间的温升Tc(m)-Tc(m-1)，其中，Ta表示环境温度；Td(m)表示在时间m时控制器的显示温度；Td(m-1)表示在时间m的前一单位时间时控制器的显示温度；Tc(m)表示在时间m时控制器内的温度传感器所采样到的温度，Tc(m-1)表示在时间m的前一单位时间时控制器内的温度传感器所采样到的温度。

2.根据权利要求1所述的动态空调温度控制方法，其特征在于：在时间小于取样时间段w时，控制器的显示温度Td(k)等于传感器的采样温度Tc(k)。

3.根据权利要求1所述的动态空调温度控制方法，其特征在于：当移动窗口的斜率小于最小温度变化率Rexp时，控制器显示温度Td(n)等于传感器的采样温度Tc(n)加上固定的温度偏差To(a)。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的动态空调温度控制方法，其特征在于：所述最小温度变化率(Rexp)是指在自热造成的温升没有结束前，一个移动窗口的取样时间段(w)内，所述控制器的最小温度上升率和最小温度下降率。

5.根据权利要求4所述的动态空调温度控制方法，其特征在于：所述温度变化曲线在开始阶段温度上升的斜率大，然后温度上升的斜率逐渐变缓，并在时间tn时温度上升的斜率为零，温度达到一固定值不再上升。

6.根据权利要求5所述的动态空调温度控制方法，其特征在于：所述控制器在热启动的状态下，在预定时间内关闭大功率输出设备。

Images