CN103376741B - 基于Monte Carlo理论的温度控制方法及其冰箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于Monte Carlo理论的温度控制方法及其冰箱，所述冰箱包括箱体间室、微处理器、压缩机、风机、温度传感器及人机交互界面，微处理器分别与压缩机、风机、温度传感器、人机交互界面连接，人机交互界面接收设定温度参数并传输至微处理器，温度传感器用于采集箱体间室的温度参数，微处理器根据温度参数并结合Monte Carlo理论的温度控制方法控制压缩机和/或风机的工作状态。本发明利用温度控制理论，便于温度控制程序实现及满足精确控制温度的要求，并且可以适应不同的环境温度或气候类型，做到自适应温度控制。

Description

基于Monte Carlo理论的温度控制方法及其冰箱
技术领域
本发明涉及一种基于Monte Carlo理论的温度控制方法及其冰箱，所述温度控制方法还可应用于冰柜、酒柜、制冰机、冷藏箱、冷冻箱等。
背景技术
随着生活水平的提高，冰箱的使用范围和频率越来越高，已经成为了居家生活的必备电器。由于温度控制对食物保鲜的重要影响，人们对冰箱各间室精确控制温度的要求也越来越高。以往的冰箱温度控制都是基于确定性的控制理论来实现的，即是基于设定温度与实测温度的直接对比。
    现有的冰箱温度控制，如中国专利，申请号为201110335037.6，名称为冰箱的间室温度控制方法，其包括以下步骤：接收冰箱的间室内的温度传感器检测的第一温度信号，判断第一温度信号是否处于第一温度区间内；如果所述第一温度信号位于第一温度区间内，则判定温度传感器处于正常状态，并根据第一温度信号控制压缩机按照预定方式启动或关闭；以及如果判断第一温度信号不在第一温度区间内，则判定温度传感器发生故障，并控制压缩机按照预定的关闭/ 启动的时间比进行启动和关闭。其在温度传感器发生故障时，能够正常控制压缩机开停机以防止间室温度波动过大，避免间室功能失效。
又如申请号为200980151510.6，名称为冰箱以及用于在冰箱中进行温度控制的方法，其包括用于冷却物品的储藏室和当存在控制信号时冷空气由其导入冷藏室内的控制装置，以及防止冷凝物和/或冰由于供给入冷藏室的冷空气流的缘故而形成的除霜加热元件。由此加热元件在冷却信号产生之后保持在预定的时间间隔内操作的定时元件是与加热元件相联系或连接。
再如申请号为03145767.3，名称为冰箱的温度控制方法，其在具有制冷剂的流入口、制冷剂的第1流出口、第2流出口；控制流出口和流出口开闭动作的阀体、将阀体配置在密封空间内的阀装置及驱动阀体的步进电机的冰箱中，当打开冰箱电源后，在从第1流出口供给制冷剂的第1室内的温度和从第2流出口供给制冷剂的第2室内的温度达到设定温度的期间，上述电机控制在第1流出口为开、第2流出口为闭状态的开-闭模式侧与第1流出口为闭、第2流出口为开状态的闭-开模式侧往复交替地工作。可提供一种在将制冷剂分配到多个室内冷却用结构的冰箱中打开电源后各室内可设定大体相同的冷却速度的温度控制方法。
上述几个专利主要通过对拾取温度所处温度范围的比较，根据温控器的信号并依据设定的既定程序控制压缩机的开停，均是一种确定性的控制方法。
为了便于温度控制程序实现及满足精确控制温度的要求，本发明首次在冰箱温度控制流程中引入基于Monte Carlo方法的随机控制，即每一个工作步都是基于随机过程的控制，而对整个控制过程又是确定性的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种有效提高控制精确度和稳定性的基于Monte Carlo理论的温度控制方法及其冰箱。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于Monte Carlo理论的温度控制方法，其包括以下步骤：
S1：通过人机交互界面设定温度；
S2：压缩机/风机同时运行                                               ；
S3：读取当前温度；
S4：进行逻辑判断：如果，停止制冷状态，维持时间间隔后，直接到S3，开始新的循环；如果，直接到S5；
S5：根据公式计算判断参数，其中判断参数为设定温度与当前温度的函数，，用来描述当前温度与设定温度的迫近程度，例如时，时；由微处理器生成0-1之间的随机数；
S6：进行逻辑判断：如果，直接到S2，开始新的循环；如果，终止制冷状态，经过时间间隔，并到S2，开始新的循环。
同时，本发明还提供一种基于Monte Carlo理论的温度控制方法，其包括以下步骤：
S1：通过人机交互界面设定温度T（本实施例设定温度T=5 o C）；
S2：压缩机/风机同时运行；
S3：读取当前温度和；
S4：进行逻辑判断：如果，停止制冷状态，关闭压缩机/风机，维持时间间隔后，直接到S3，开始新的循环；如果，继续保持制冷状态/风扇运行，维持时间间隔后，直接到S5；对于介于前两者之间的情况，如或，则关闭压缩机，保持风机运行，维持时间间隔后，直接到S3，开始新的循环；
S5：根据公式计算判断参数和，其中和，用来描述当前平均温度与设定温度的迫近程度，时说明平均温度达到设定温度，否则；用来描述同一间室温度的均匀程度，时说明本间室温度均匀性好，则；由微处理器生成0-1之间的随机数；
S6：进行逻辑判断：如果，压缩机运行、风机继续，时间间隔后，到S2；如果，压缩机停机、风机停机，时间间隔后，到S3；如果，压缩机继续、风机停机, 时间间隔后，到S3；如果，压缩机停机、风机继续，时间间隔后，到S3。
另外，本发明还提供一种利用所述温度控制方法的冰箱，其包括箱体间室、微处理器、压缩机、风机、温度传感器及人机交互界面，微处理器分别与压缩机、风机、温度传感器、人机交互界面连接，人机交互界面接收设定温度参数并传输至微处理器，温度传感器用于采集箱体间室的温度参数，微处理器根据温度参数并结合Monte Carlo理论的温度控制方法控制压缩机和/或风机的工作状态。
本发明首次在温控流程中引入基于Monte Carlo方法的随机控制，主要具有三方面的优势：
（1）可以方便快捷实现冰箱温度控制设计；
（2）可以提升冰箱温度控制的精确度；
（3）可以根据不同环境温度或气候类型，做到自适应温度控制。
附图说明
图1为控制示意图，①为人机交互，②为微处理器，③温度传感器1，④温度传感器2，⑤为风机，⑥压缩机。
图2为单温度传感器控制流程（即仅有温度传感器T1）。
图3为双温度传感器控制流程（即有温度传感器T1和T2）。
图4为温度运行曲线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
    本发明专利针对单间室而温度传感器数目不同的工况，由不同的实施方案来表达，以单温度控制（即仅有温度传感器T1）和双温度控制（即有温度传感器T1和T2）的冰箱控制为例。
实施例1
如图1所示，本发明的冰箱包括箱体间室、微处理器②、压缩机⑥、风机或相应风门⑤、温度传感器③、④及人机交互界面①，微处理器分别与压缩机、风机、温度传感器、人机交互界面连接，人机交互界面接收设定温度参数并传输至微处理器，温度传感器用于采集箱体间室的温度参数，微处理器根据温度参数并结合Monte Carlo理论的温度控制方法控制压缩机和/或风机的工作状态。
本实施例针对单温度控制，即仅有温度传感器T1，如图2所示：
S1：通过人机交互界面设定温度；
S2：压缩机/风机同时运行（在本专利中，）；
S3：读取当前温度；
S4：进行逻辑判断：
如果，停止制冷状态，维持时间间隔后，直接到S3，开始新的循环；
如果，直接到S5；
S5：根据公式计算判断参数，其中判断参数为设定温度与当前温度的函数，，用来描述当前温度与设定温度的迫近程度，例如时，时；由微处理器生成0-1之间的随机数；
S6：进行逻辑判断：
如果，直接到S2，开始新的循环；
如果，终止制冷状态，经过时间间隔，并到S2，开始新的循环。
经过多个流程的循环，冰箱间室温度会逐渐向设定温度接近，并会在设定温度附近保持良好的精确度和稳定性。
实施例2
本实施例针对双温度控制，即有温度传感器T 1和T 2，如图3所示：
S1：通过人机交互界面设定温度T（本实施例设定温度T=5 o C）；
S2：压缩机/风机同时运行；
S3：读取当前温度和；
S4：进行逻辑判断：
如果，停止制冷状态，关闭压缩机/风机，维持时间间隔后，直接到S3，开始新的循环；
如果，继续保持制冷状态/风扇运行，维持时间间隔后，直接到S5；
对于介于前两者之间的情况，如或，则关闭压缩机，保持风机运行，维持时间间隔后，直接到S3，开始新的循环；
S5：根据公式计算判断参数和，其中和，用来描述当前平均温度与设定温度的迫近程度，时说明平均温度达到设定温度，否则；用来描述同一间室温度的均匀程度，时说明本间室温度均匀性好，则。由微处理器生成0-1之间的随机数；
S6：进行逻辑判断：
如果，压缩机运行、风机继续，时间间隔后，到S2；
如果，压缩机停机、风机停机，时间间隔后，到S3；
如果，压缩机继续、风机停机, 时间间隔后，到S3；
如果，压缩机停机、风机继续，时间间隔后，到S3。
经过多个流程的循环，冰箱间室温度会逐渐向设定温度接近，并会在设定温度附件保持良好的精确度和稳定性。由于本专利仅涉及到实测温度与设定温度的迫近程度，因此，针对于不同环境温度或气候类型，基于Monte Carlo理论的温度控制方法都有很强的适应性。
在两个实施方式中，由于引入了判断参数可以描述冰箱间室温度控制与设定温度的迫近程度，因此，本专利也可以借鉴计算出的参数应用于确定性的控制方式中。图4为实测温度随时间变化的曲线，在整个控制工作步中整体趋势是与设定温度逐渐迫近的，但局部工作步则有可能出现具有一定随机性的波动。
本发明对拾取温度计算判断参数，通过与引入的随机数进行的比较，来对冰箱间室温度进行智能控制。本发明中的温度控制理论，便于温度控制程序实现及满足精确控制温度的要求，针对于不同环境温度或气候类型，基于Monte Carlo理论的温度控制方法都有很强的适应性。
 本发明与以往确定性控制方法不同，本发明在冰箱温度控制系统引入Monte Carlo随机控制理论；在随机控制中，将由计算得到的判断参数与随机数R（介于0和1之间）比较作为流程控制的依据，易于程序实现，并适用于多温度传感器的工况；由发明中公式计算得到的判断参数（如单温度传感器工况的R1，双温度传感器工况的R1和R2），描述了当前温度与设定温度的迫近程度，如1代表与设定温度相同，0代表与设定温度相距无限远（理想状态），越接近1越表明与设定温度相近。因此，本判断参数仍然可以用于确定性控制中，根据与设定温度的迫近程度，采取不同的控制策略。

Claims (5)

1.一种基于Monte Carlo理论的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过人机交互界面设定温度；
S2：压缩机和风机同时运行                                                ；
S3：读取当前温度；
S4：进行逻辑判断：
如果，停止制冷状态，维持时间间隔后，直接到S3，开始新的循环；
如果，直接到S5；
S5：根据公式计算判断参数，其中判断参数为设定温度与当前温度的函数，，用来描述当前温度与设定温度的迫近程度，时，时；由微处理器生成0-1之间的随机数；
S6：进行逻辑判断：
如果，直接到S2，开始新的循环；
如果，终止制冷状态，经过时间间隔，并到S2，开始新的循环。
2.根据权利要求1所述的基于Monte Carlo理论的温度控制方法，其特征在于， 。
3.一种基于Monte Carlo理论的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过人机交互界面设定温度T；
S2：压缩机和风机同时运行；
S3：读取当前温度和；
S4：进行逻辑判断：
如果，停止制冷状态，关闭压缩机和风机，维持时间间隔后，直接到S3，开始新的循环；
如果，继续保持制冷状态和风扇运行，维持时间间隔后，直接到S5；
对于介于前两者之间的情况，如或，则关闭压缩机，保持风机运行，维持时间间隔后，直接到S3，开始新的循环；
S5：根据公式计算判断参数和，其中和，用来描述当前平均温度与设定温度的迫近程度，时说明平均温度达到设定温度，否则；用来描述同一间室温度的均匀程度，时说明本间室温度均匀性好，则；由微处理器生成0-1之间的随机数；
S6：进行逻辑判断：
如果，压缩机运行、风机继续，时间间隔后，到S2；
如果，压缩机停机、风机停机，时间间隔后，到S3；
如果，压缩机继续、风机停机, 时间间隔后，到S3；
如果，压缩机停机、风机继续，时间间隔后，到S3。
4.根据权利要求3所述的基于Monte Carlo理论的温度控制方法，其特征在于，温度T=5oC。
5.一种根据权利要求1至4任一项所述温度控制方法进行控制的冰箱，其包括箱体间室、微处理器、压缩机、风机、温度传感器及人机交互界面，微处理器分别与压缩机、风机、温度传感器、人机交互界面连接，人机交互界面接收设定温度参数并传输至微处理器，温度传感器用于采集箱体间室的温度参数，微处理器根据温度参数并结合Monte Carlo理论的温度控制方法控制压缩机和/或风机的工作状态。
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