CN103697568A - 一种空调控制方法、装置及应用其的空调机组 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种空调控制方法、装置及应用其的空调机组，其采用双PID控制方式对生活热水、空调温水及空调冷水温度进行控制，首先根据空调机组的运行模式确定控制对象的优选级，主PID控制算法根据优先控制对象控制燃气流量调节阀的开度，次PID控制算法根据非优先控制对象控制两个凝水阀的开度；同时，通过对两个PID控制算法设置不同执行间隔和执行变化量，避免了二者之间相互干扰，实现了对燃气流量调节阀和两个凝水阀的精确控制，进而实现了对生活热水、空调温水及空调冷水温度的稳定控制。
Description
技术领域
本申请涉及空调控制技术领域，尤其涉及一种空调控制方法、装置及应用其的空调机组。
背景技术
应用于医院、居民区等场所的空调机组，需要冬天制热、夏天制冷并全年提供生活热水，即空调机组运行模式包括以下三种：制热水模式、制冷加制热水模式和制热加制热水模式。普通的单台空调机组无法满足上述要求，若配置两台空调，则造成电能等资源浪费、单台空调机组使用效率低。
具体的，上述场所常用的直燃型溴化锂吸收式冷（温）水机组，理论上最优的控制方法是根据冷热负荷的大小调节进入换热器的蒸汽量，但是因蒸汽管相对凝水管道口径较大，且对蒸汽泄漏量要求较严格，满足上述要求的蒸汽调节阀成本较高，一般不采用。另外一种成本较低的次选控制方法是通过控制凝水阀开度大小来控制换热器内的凝水量的多少，从而控制蒸汽换热面积，但该控制方法难以保证蒸汽量与凝水量的匹配，尤其在制冷加制热水模式和制热加制热水模式下，难以实现对生活热水、空调冷水等相关温度的稳定控制。
发明内容
有鉴于此，本申请目的在于提供一种空调控制方法、装置及应用其的空调机组，以解决现有控制方式难以实现对相关温度的稳定控制的问题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种空调控制方法，应用于一种直燃型溴化锂吸收式空调机组，所述空调机组包括：高温发生器、生活热水换热器、空调温水换热器和蒸发器；所述生活热水换热器设有生活热水出水口，所述空调温水换热器设有空调温水出水口，所述蒸发器设有空调冷水出水口，所述高温发生器的燃气进口设有燃气流量调节阀，所述高温发生器和空调温水换热器之间设有空调温水凝水阀，所述高温发生器和生活热水换热器之间设有生活热水凝水阀；
所述空调控制方法包括：
分别检测以下三种出水温度：生活热水出水温度、空调温水出水温度和空调冷水出水温度；
当所述当前运行模式为制冷加制热水模式或制热加制热水模式时，确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度；
对所述优先控制对象进行PID运算，得到表征所述燃气流量调节阀开度的主控制信号，根据预设主执行间隔和预设主执行变化量对所述主控制信号进行优化，得到主优化控制信号，并根据所述主优化控制信号调节所述燃气流量调节阀的开度；
对所述非优先控制对象进行PID运算，得到表征所述空调温水凝水阀和/或生活热水凝水阀开度的次控制信号，根据预设次执行间隔和预设次执行变化量对所述次控制信号进行优化，得到次优化控制信号，并根据所述次优化控制信号调节相应凝水阀的开度；
其中，所述预设主执行间隔大于所述预设次执行间隔，所述预设主执行变化量大于所述预设次执行变化量。
优选的，所述根据预设主执行间隔和预设主执行变化量对所述主控制信号进行优化，得到主优化控制信号，包括：
当当前时刻与上一次主优化控制信号生成时刻的时间间隔达到所述预设主执行间隔时，将当前时刻的所述主控制信号与上一次优化得到的主优化控制信号进行比较，并根据比较结果在所述上一次优化得到的主优化控制信号的基础上增加或减少所述预设主执行变化量，得到当前时刻的主优化控制信号；
所述根据预设次执行间隔和预设次执行变化量对所述次控制信号进行优化，得到次优化控制信号，包括：
当当前时刻与上一次次优化控制信号生成时刻的时间间隔达到所述预设次执行间隔时，将当前时刻的所述次控制信号与上一次优化得到次优化控制信号进行比较，并根据比较结果在所述上一次优化得到的次优化控制信号的基础上增加或减少所述预设次执行变化量，得到当前时刻的次优化控制信号。
优选的，当所述当前运行模式为制冷加制热水模式时，所述确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度，包括：
将所述空调冷水出水温度作为优先控制对象，将所述生活热水出水温度作为非优先控制对象。
优选的，当所述当前运行模式为制冷加制热水模式时，所述预设主执行变化量和预设次执行变化量均为常量。
优选的，当所述当前运行模式为制冷加制热水模式时，所述次控制信号具体为表征所述生活热水凝水阀开度的第一次控制信号；
所述根据所述次优化控制信号调节相应凝水阀的开度，包括：根据所述第一次控制信号调节所述生活热水凝水阀的开度。
优选的，当所述当前运行模式为制热加制热水模式时，所述确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度，包括：
根据用户需求将所述生活热水出水温度和空调温水出水温度的一个作为优先控制对象，另一个作为非优先控制对象。
优选的，当所述当前运行模式为制热加制热水模式时，第一控制阶段的预设次执行间隔和预设次执行变换量均为常数；第二控制阶段的预设次执行间隔根据所述非优先控制对象确定，所述第二控制阶段的预设次执行变化量为常数，且小于所述第一阶段的预设次执行变化量；
其中，所述第一控制阶段为由空调机组开机到所述空调温水凝水阀和生活热水凝水阀均处于最大开度的控制阶段；所述第二控制阶段为由所述空调温水凝水阀和生活热水凝水阀均处于最大开度到空调机组停机的控制阶段。
优选的，当所述当前运行模式为制热加制热水模式时，所述次控制信号具体为表征所述空调温水凝水阀和生活热水凝水阀开度的第二次控制信号；
所述根据所述次优化控制信号调节相应凝水阀的开度，包括：根据所述第二次控制信号通过PID双作用控制方法分别调节所述空调温水凝水阀和生活热水凝水阀的开度。
优选的，所述空调控制方法还包括：
当所述当前运行模式为制热水模式时，对所述生活热水出水温度进行PID运算，得到制热水控制信号，并根据所述制热水控制信号调节所述燃气流量调节阀的开度。
一种空调控制装置，应用于一种直燃型溴化锂吸收式空调机组，所述空调机组包括：高温发生器、生活热水换热器、空调温水换热器和蒸发器；所述生活热水换热器设有生活热水出水口，所述空调温水换热器设有空调温水出水口，所述蒸发器设有空调冷水出水口，所述高温发生器的燃气进口设有燃气流量调节阀，所述高温发生器和空调温水换热器之间设有空调温水凝水阀，所述高温发生器和生活热水换热器之间设有生活热水凝水阀；
其特征在于，所述空调控制装置包括温度检测单元、控制对象确定单元、PID控制单元和断续控制单元；
所述温度检测单元用于检测以下三种出水温度：生活热水出水温度、空调温水出水温度和空调冷水出水温度；
所述控制对象确定单元用于当所述当前运行模式为制冷加制热水模式或制热加制热水模式时，确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度；
所述PID控制单元包括主PID控制模块和次PID控制模块；所述断续控制单元包括主断续控制模块和次断续控制模块；
所述主PID控制模块用于对所述优先控制对象进行PID运算，得到表征所述燃气流量调节阀开度的主控制信号；所述主断续控制模块用于根据预设主执行间隔和预设主执行变化量对所述主控制信号进行优化，得到并输出主优化控制信号，以调节所述燃气流量调节阀的开度；
所述次PID控制模块用于对所述非优先控制对象进行PID运算，得到表征所述空调温水凝水阀和/或生活热水凝水阀开度的次控制信号；所述次断续控制模块用于根据预设次执行间隔和预设次执行变化量对所述次控制信号进行优化，得到并输出次优化控制信号，以调节相应凝水阀的开度；
其中，所述预设主执行间隔大于所述预设次执行间隔，所述预设主执行变化量大于所述预设次执行变化量。
优选的，所述主断续控制模块根据预设主执行间隔和预设主执行变化量对所述主控制信号进行优化，得到主优化控制信号，具体包括：
当当前时刻与上一次主优化控制信号生成时刻的时间间隔达到所述预设主执行间隔时，将当前时刻的所述主控制信号与上一次优化得到的主优化控制信号进行比较，并根据比较结果在所述上一次优化得到的主优化控制信号的基础上增加或减少所述预设主执行变化量，得到当前时刻的主优化控制信号；
所述次断续控制模块根据预设次执行间隔和预设次执行变化量对所述次控制信号进行优化，得到次优化控制信号，具体包括：
当当前时刻与上一次次优化控制信号生成时刻的时间间隔达到所述预设次执行间隔时，将当前时刻的所述次控制信号与上一次优化得到次优化控制信号进行比较，并根据比较结果在所述上一次优化得到的次优化控制信号的基础上增加或减少所述预设次执行变化量，得到当前时刻的次优化控制信号。
优选的，所述装置还包括制热水控制单元；
所述制热水控制单元用于当所述当前运行模式为制热水模式时，对所述生活热水出水温度进行PID运算，得到并输出制热水控制信号，以调节所述燃气流量调节阀的开度。
一种直燃型溴化锂吸收式空调机组，包括：高温发生器、生活热水换热器、空调温水换热器和蒸发器；所述生活热水换热器设有生活热水出水口，所述空调温水换热器设有空调温水出水口，所述蒸发器设有空调冷水出水口，所述高温发生器的燃气进口设有燃气流量调节阀，所述高温发生器和空调温水换热器之间设有空调温水凝水阀，所述高温发生器和生活热水换热器之间设有生活热水凝水阀；还包括以上任一项所述的空调控制装置。
从上述的技术方案可以看出，本申请采用双PID控制方式，主PID控制算法根据优先控制对象控制燃气流量调节阀开度，次PID控制算法根据非优先控制对象控制两个凝水阀的开度；同时，通过对两个PID控制算法设置不同执行间隔和执行变化量，避免了二者之间相互干扰，实现了对燃气流量调节阀和两个凝水阀的精确控制，进而实现了对生活热水、空调温水及空调冷水温度的稳定控制，解决了现有技术的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为直燃型溴化锂吸收式空调机组结构图；
图2为本申请实施例一提供的应用于图1所示空调机组的空调控制方法流程图；
图3为本申请实施例二提供的应用于图1所示空调机组的空调控制方法流程图；
图4为本申请实施例提供的空调控制方法中PID双作用控制示意图；
图5为本申请实施例三提供的应用于图1所示空调机组的空调控制装置的结构图；
图6（a）为本申请实施例提供的的空调控制装置中主断续控制模块的控制原理示意图；
图6（b）为本申请实施例提供的的空调控制装置中次断续控制模块的控制原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开了一种空调控制方法、装置及应用其的空调机组，以解决现有控制方式难以实现对相关温度的稳定控制的问题。
为便于理解，下文首先对本申请实施例涉及的直燃型溴化锂吸收式空调机组的结构及工作原理进行介绍。
参照图1，所述直燃型溴化锂吸收式空调机组包括：高温发生器1、生活热水换热器2、空调温水换热器3、蒸发器4、低温发生器5、冷凝器6和吸收器7。生活热水换热器2设有生活热水出水口，空调温水换热器3设有空调温水出水口，蒸发器4设有空调冷水出水口，高温发生器1的燃气进口设有燃气流量调节阀K1，高温发生器1和空调温水换热器3之间设有空调温水凝水阀K2，高温发生器1和生活热水换热器2之间设有生活热水凝水阀K3。
该空调机组的工作原理如下：燃气在高温发生器1中燃烧，加热溴化锂稀溶液，产生高温冷剂蒸汽在制热加制热水模式和制热水模式下进入生活热水换热器2、空调温水换热器3，在制冷加制热水模式下进入生活热水换热器2、空调温水换热器3和低温发生器5（同时溴化锂稀溶液变为溴化锂浓溶液）；进入生活热水换热器2中的高温冷剂蒸汽对管路中的生活用水进行加热，得到生活热水；进入空调温水换热器3中的高温冷剂蒸汽对管路中的空调冷媒水进行加热，得到空调温水；进入低温发生器5的冷剂蒸汽经冷凝器6降温降压后变成冷剂水进入蒸发器4，低温冷剂水在蒸发器4中对管路中的空调冷媒水进行降温，得到空调冷水；同时低温冷剂水吸热蒸发为冷机蒸汽，被吸收器7吸收，使溴化锂浓溶液变为溴化锂稀溶液。
通过调节燃气调节阀K1的开度，可控制进入高温发生器1的燃气流量，从而控制高温冷剂蒸汽量；通过调节空调温水凝水阀K2的开度，可控制空调温水换热器3的凝水量，从而控制其换热面积，进而实现对空调温水出水温度的控制；同理，通过调节生活热水凝水阀K3的开度，可控制生活热水换热器2的凝水量，从而控制其换热面积，进而实现对生活热水出水温度的控制。
如图2所示，本申请实施例一提供的应用于上述空调机组的空调控制方法包括如下步骤：
S1、分别检测以下三种出水温度：生活热水出水温度TH、空调温水出水温度TM和空调冷水出水温度TL；
S2、当空调机组的当前运行模式为制冷加制热水模式或制热加制热水模式时，确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度，并分别执行步骤S3和S5；
S3、对所述优先控制对象进行PID运算，得到表征所述燃气流量调节阀K1开度的主控制信号S1_pid；
S4、根据预设主执行间隔△t1和预设主执行变化量△S1对所述主控制信号S1_pid进行优化，得到主优化控制信号S1_opt，并根据所述主优化控制信号S1_opt调节所述燃气流量调节阀K1的开度；
S5、对所述非优先控制对象进行PID运算，得到表征所述空调温水凝水阀K2开度和/或生活热水凝水阀K3开度的次控制信号S2_pid；
S6、根据预设次执行间隔△t2和预设次执行变化量△S2对所述次控制信号S2_pid进行优化，得到次优化控制信号S2_opt，并根据所述次优化控制信号S2_opt调节相应凝水阀的开度。
其中，预设主执行间隔△t1大于预设次执行间隔△t2，预设主执行变化量△S1大于预设次执行变化量△S2。
本实施例中包括两个PID控制算法，即由步骤S3～S4构成的、用于控制燃气流量调节阀的主PID控制算法，以及由步骤S5～S6构成的、用于控制两个凝水阀的次PID控制算法；两个PID控制算法彼此独立执行，且每隔△t1执行一次步骤S4，每隔△t2执行一次步骤S6，从而大大降低了两个PID控制算法同时作用的几率，从而避免了两个控制算法的相互干扰。
由上述步骤可知，本申请实施例采用双PID控制方式，主PID控制算法根据优先控制对象控制燃气流量调节阀K1开度，次PID控制算法根据非优先控制对象控制两个凝水阀的开度；同时，通过对两个PID控制算法设置不同执行间隔和执行变化量，避免了二者之间相互干扰，实现了对燃气流量调节阀和两个凝水阀的精确控制，进而实现了对相关温度的稳定控制，解决了现有技术的问题。
如图3所示，本申请实施例二提供了另一种应用于图1所示直燃型溴化锂吸收式空调机组的空调控制方法，包括如下步骤：
S1、分别检测以下三种出水温度：生活热水出水温度TH、空调温水出水温度TM和空调冷水出水温度TL；
S2、当所述当前运行模式为制冷加制热水模式或制热加制热水模式时，确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度，并分别执行步骤S3和S5；
S3、对所述优先控制对象进行PID运算，得到表征所述燃气流量调节阀K1开度的主控制信号S1_pid；
S4、当当前时刻与上一次主优化控制信号S1_opt’生成时刻的时间间隔达到预设主执行间隔△t1时，将当前时刻的主控制信号S1_pid与上一次优化得到的主优化控制信号S1_opt’进行比较，并根据比较结果在S1_opt’的基础上增加或减少预设主执行变化量△S1，得到当前时刻的主优化控制信号S1_opt；
具体的，若S1_pid＞S1_opt’，说明需要增大主优化控制信号，则S1_opt=S1_opt’+△S1；相应的，若S1_pid＜S1_opt’，则S1_opt=S1_opt’-△S1。
S5、对所述非优先控制对象进行PID运算，得到表征所述空调温水凝水阀K2开度和/或生活热水凝水阀K3开度的次控制信号S2_pid；
S6、当当前时刻与上一次次优化控制信号S2_opt’生成时刻的时间间隔达到预设次执行间隔△t2时，将当前时刻的次控制信号S2_pid与上一次优化得到次优化控制信号S2_opt’进行比较，并根据比较结果在S2_opt’的基础上增加或减少预设次执行变化量△S2，得到当前时刻的次优化控制信号S2_opt。
与步骤S4类似的，若S2_pid＞S2_opt’，则S2_opt=S2_opt’+△S2；若S2_pid＜S2_opt’，则S2_opt=S2_opt’-△S2。
由上述步骤可知，本申请实施例所述的对主/次控制信号进行优化，包括两方面：一方面，通过设置主/次执行间隔，控制作用于相应阀门的控制信号输出时间，避免两个PID控制算法互相干扰；另一方面，通过设置主/次执行变化量，在上一执行周期输出的控制信号的基础上增加或减少相应的执行变化量，作为本执行周期的优化控制信号，使得即使在相邻两个执行周期内PID运算得到的控制信号差异较大（由控制对象参数大幅度突变等因素引起）的情况下，仍能以预设的执行变化量为步长对相应阀门进行控制，更有利于对空调机组的相关温度的稳定控制。
进一步的，本实施例中，空调机组在不同运行模式下，控制对象不同，以下分别阐述。
1）当空调机组的当前运行模式为制冷加制热水模式时，控制对象有两个，即空调冷水出水温度TL和生活热水出水温度TH；上文步骤S2确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度，优选为：将TL作为优先控制对象，将TH作为非优先控制对象；相应的，次控制信号S2_pid具体为表征生活热水凝水阀K3开度的第一次控制信号；步骤S6中的根据所述次优化控制信号S2_pid调节相应凝水阀的开度，具体为：根据所述第一次控制信号调节所述生活热水凝水阀K3的开度。
当生活热水侧负荷大，必须通过增大燃气流量调节阀K1的开度才能达到生活热水出水温度要求，若此时空调冷水侧负荷小，K1开度过大极易导致空调冷水侧冻管或结晶。因此，相对于以TH为优先控制对象，本申请实施例优选以TL为优先控制对象，即根据TL调节K1的开度，避免了生活热水侧负荷大、空调冷水侧负荷小时空调冷水侧出现问题。
另外，当空调机组的当前运行模式为制冷加制热水模式时，所述预设主执行变化量△S1和预设次执行变化量△S2均为常量，在整个控制过程中不变。
2）当空调机组的当前运行模式为制热加制热水模式时，控制对象有两个，即空调温水出水温度TM和生活热水出水温度TH；上文步骤S2确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度，包括：根据用户需求将空调温水出水温度TM和生活热水出水温度TH的一个作为优先控制对象，另一个作为非优先控制对象。相应的，所述次控制信号S2_pid具体为表征空调温水凝水阀K2和生活热水凝水阀K3开度的第二次控制信号；步骤S6中的根据所述次优化控制信号调节相应凝水阀的开度，具体为：根据所述第二次控制信号通过PID双作用控制方法分别调节K2和K3的开度。
具体的，在制热加制热水模式下，可由用户根据负荷大小设定两个控制对象的优先级。
假设所述第二次控制信号的取值范围为(S2_min,S2_max)，参照图4，所述根据所述第二次控制信号通过PID双作用控制方法分别调节K2和K3的开度，具体可以为：当所述第二次控制信号的实际值在（S2_min,S2_mid）内时，控制K2开度为最大，K3的开度与所述第二次控制信号的实际值成线性正比例；当所述第二次控制信号的实际值在（S2_mid,S2_max）内时，控制K3开度为最大，K2的开度与所述第二次控制信号的实际值成线性反比例。其中，S2_min<S2_mid<S2_max，S2_mid优选为S2_min和S2_max的平均值。
另外，当空调机组的当前运行模式为制热加制热水模式时，空调机组由开机到停机的整个控制过程可分为两个阶段：第一控制阶段为由空调机组开机到所述空调温水凝水阀和生活热水凝水阀均处于最大开度的控制阶段，第二控制阶段为由所述空调温水凝水阀和生活热水凝水阀均处于最大开度到空调机组停机的控制阶段；其中，第一控制阶段的预设次执行间隔△t2_1和预设次执行变换量△S2_1均为常数；第二控制阶段的预设次执行间隔△t2_2根据所述非优先控制对象确定、预设次执行变化量△S2_2为常数且△S2_2<△S2_1。优选的，△t2_2根由所述非优先控制对象经线性运算得出。
更优的，为进一步保证空调机组的稳定运行，制热加制热水模式下，次优选控制信号的生成遵循以下原则：
1）在非优先控制对象的实际测量值小于目标值的前提下
若在当前时刻之前的执行间隔时间内，非优先控制对象的实际测量值上升趋势明显，则保持次优选控制信号不变，将△t2设为最大值。
若上升趋势不明显或有下降趋势，则根据上文实施例二中步骤S6确定当前的次优选控制信号S2_opt，若S2_opt’大于其可取值的最大值，则将该最大值作为当前的次优选控制信号S2_opt；△t2根据非优先控制对象的变化量依据预设线性关系计算得到。
2）在非优先控制对象的实际测量值大于目标值的前提下
若在当前时刻之前的执行间隔时间内，非优先控制对象的实际测量值下降升趋势明显，则保持次优选控制信号不变，将△t2设为最大值。
若下降趋势不明显或有上升趋势，则根据上文实施例二中步骤S6确定当前的次优选控制信号S2_opt，若S2_opt’小于于其可取值的最小值，则将该最小值作为当前的次优选控制信号S2_opt；△t2根据非优先控制对象的变化量依据预设线性关系计算得到。
进一步的，在上述任一实施例的基础上，本申请又一实施例提供的空调控制方法还包括：当空调机组的当前运行模式为制热水模式时，对所述生活热水出水温度进行PID运算，得到制热水控制信号，并根据所述制热水控制信号调节所述燃气流量调节阀的开度。
在制热水模式下，空调机组开机后，首先将图1所示的稀溶液角阀K4、浓溶液角阀K5和冷剂蒸汽角阀K6全部关闭，空调温水凝水阀K2和生活热水凝水阀K3保持全开；控制对象只有一个，即生活热水出水温度，只需通过一个PID控制算法即可实现该模式下的稳定控制。其具体控制方法与现有技术类似，此处不再赘述。
为更清楚的说明本申请的控制原理，下面对制冷加制热水模式以及制热加制热水模式下对空调机组的控制过程作进一步阐述。
1）制冷加制热水模式下的控制过程
假设制冷加制热水模式下，空调冷水出水温度TL的目标值为7℃、生活热水出水温度TH的目标值为90℃；为防止控制系统不停动作，控制目标设定为：TL处于7℃±0.1℃范围内、TH处于90℃±1℃范围内，空调机组各要素之间的变化关系如表1所示，相应的空调机组可能出现的9种状态如表2所示。
表1制冷加制热水模式下各要素之间的变化关系表
表2制冷加制热水模式下动态控制过程中的9种状态
制冷加制热水模式下，空调机组开机后，首先将图1所示的稀溶液角阀K4、浓溶液角阀K5、冷剂蒸汽角阀K6和空调温水凝水阀K2全开。
当表2中状态5出现时，K1开度保持不变，K2和K3的开度不变，认为系统进入稳态状态。
状态4出现时，根据表1第3行，通过使次控制信号S2_pid减小、次优化控制信号S2_opt减小，实现K3开度减小，TL上升，TH下降，进入状态5、6其中之一；在系统空调冷水负荷较小时，还可能进入状态7、8、9其中之一。
状态1出现时，根据表1第2行，通过使主控制信号S1_pid增大、主优化控制信号S1_opt增大，实现K1开度增大，TL下降，TH上升，进入状态4、5其中之一。
状态2、3出现时，根据表1第2行，通过使主控制信号S1_pid增大、主优化控制信号S1_opt增大，实现K1开度增大，TL下降，TH上升，进入状态4。
状态6出现时，当K3开度已经达到最大时，控制系统不再动作。当K3开度未达到最大时，根据表1第4行，通过使次控制信号S2_pid增大、次优化控制信号S2_opt增大，实现K3开度增大，TL下降，TH上升，进入状态4、5其中之一；在空调冷水负荷小时，还可能进入状态1。
状态7、8、9出现时，根据表1第1行，通过使主控制信号S1_pid减小、主优化控制信号S1_opt减小，实现K1开度减小，TL上升，TH下降，进入状态5、6其中之一。
可见，在制冷加制热水模式下，空调机组可能出现的9种状态，在申请控制方法作用下，以状态5为最终目标状态，将状态2、3向状态4调节，将状态1、4向状态5、6调节，将状态7、8、9向状态4、5调节，并且每一次调节后的状态与状态5的距离更近，经过几次震荡后，最终使系统进入状态5，即稳定状态。
2）制热加制热水模式下的控制过程
假设制热加制热水模式下，以生活热水出水温度TH为优先控制对象，生活热水出水温度TH的目标值为90℃、空调温水出水温度的目标值60℃；为防止控制系统不停动作，控制目标设定为：TM处于60℃±0.5℃范围内、TH处于90℃±1℃范围内，空调机组各要素之间的变化关系如表3所示，相应的空调机组可能出现的9种状态如表4所示。
表3制热加制热水模式下各要素之间的变化关系表
表4制热加制热水模式下动态控制过程中的9种状态
制热加制热水模式下，空调机组开机后，首先将图1所示的稀溶液角阀K4、浓溶液角阀K5和冷剂蒸汽角阀K6全部关闭，K2开度调节至最大，K3开度调至最小；随着控制动作执行，K1和K3开度逐渐增大，空调机组进入表4所示的9种状态之一。
当表4中状态5出现时，K1开度保持不变，K2和K3的开度不变，认为系统进入稳态状态。
状态4出现时，根据表3中第3行，通过使次控制信号S2_pid减小、次优化控制信号S2_opt减小，实现K2开度增大，TM上升，TH下降，当TH处于目标值±1℃范围内、TM处于目标值±0.5℃范围内时，系统进入状态5；在K2开度增大过程中，当TM大于目标值＋0.5℃时，根据表3第2行，通过使主控制信号S1_pid减小、主优化控制信号S1_opt减小，实现K1开度减小，TM和TH都下降，进入状态5、6、9其中之一。
状态3出现时，由于TM大于目标值＋0.5℃，根据表3第2行，通过使主控制信号S1_pid减小、主优化控制信号S1_opt减小，实现K1开度减小，TM和TH都下降；当TH小于目标值－1℃时，根据表3中第4行，通过使次控制信号S2_pid减小、次优化控制信号S2_opt减小，实现K2开度减小，TM下降、TH上升；因K1的变化量大于K2的变化量，所以上述主/次优化控制信号作用下，TH会下降，进入状态6、9其中之一。
状态1、2出现时，由于TM大于目标值＋0.5℃，根据表3中第2行知，通过使主控制信号S1_pid减小、主优化控制信号S1_opt减小，实现K1开度减小，TM和TH都下降；当TH大于目标值＋1℃时，根据表3中第3行，通过使次控制信号S2_pid减小、次优化控制信号S2_opt减小，实现K2开度增大，TM上升，TH下降；因K1的变化量大于K2的变化量，所以上述主/次优化控制信号作用下，TM会降低，进入状态3～9其中之一。
状态6出现时，根据表3中第4行，通过使次控制信号S2_pid增大、次优化控制信号S2_opt增大，实现K2开度减小，TM下降、TH上升；当TH处于目标值±1℃范围内，TM处于目标值±0.5℃范围内时，系统进入状态5；在K2开度减小过程中，当TM小于目标值－0.5℃时，根据表3第1行，通过使主控制信号S1_pid增大、主优化控制信号S1_opt增大，实现K1开度增大，TM和TH都上升，最终进入状态1、4、5其中之一。
状态7出现时，生活热水侧负荷很小，根据表3中第1行，通过使主控制信号S1_pid增大、主优化控制信号S1_opt增大，实现K1开度增大，TM和TH都上升；根据表3中第3行，通过使次控制信号S2_pid减小、次优化控制信号S2_opt减小，实现K2开度增大减小，根据次PID双作用方法，当K2开到最大开度后，通过减小K3开度，使TH降低；因K1的变化量大于K2的变化量，所以上述主/次优化控制信号作用下，TH会上升，进入状态1、4其中之一。
状态8出现时，根据表3中第1行，通过使主控制信号S1_pid增大、主优化控制信号S1_opt增大，实现K1开度增大，TM和TH都上升；当TH处于目标值±1℃范围内，TM处于目标值±0.5℃范围内时，系统进入状态5；在K1开度增大过程中，当TH大于目标值＋1℃时，根据表3中第3行，通过使次控制信号S2_pid减小、次优化控制信号S2_opt减小，实现K2开度增大，根据次PID双作用方法，当K2开到最大开度后，通过减小K3开度，使TH降低、TM上升；因K1的变化量大于K2的变化量，所以上述主/次优化控制信号作用下，TH会上升，进入状态1、4其中之一。
状态9出现时，根据表3中第1行，通过使主控制信号S1_pid增大、主优化控制信号S1_opt增大，实现K1开度增大，TM和TH都上升；根据表3中第4行，通过使次控制信号S2_pid增大、次优化控制信号S2_opt增大，实现K3开度增加；根据次PID双作用方法，在K3开度达到最大后，通过减小K2开度，使TM降低，TH上升；因K1的变化量大于K2的变化量，所以上述主/次优化控制信号作用下，TM会上升，TH上升，进入状态1～8其中之一。
可见，在制热和制热水模式下，空调机组可能出现的9种状态，在申请控制方法作用下，以状态5为最终目标状态，将状态1～4向状态5～9调节，将状态6～9向状态1～5调节，并且每一次调节后的状态与状态5的距离更近，经过几次震荡后，最终使系统进入状态5，即稳定状态。
相应的，本申请实施例三还提供了一种应用于所述直燃型溴化锂吸收式空调机组的空调控制装置，该空调机组的具体结构参照上文所述；参照图5，该空调控制装置包括：温度检测单元100、控制对象确定单元200、PID控制单元300和断续控制单元400。
其中，温度检测单元100用于检测以下三种出水温度：生活热水出水温度、空调温水出水温度和空调冷水出水温度。
控制对象确定单元200用于当所述当前运行模式为制冷加制热水模式或制热加制热水模式时，确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度。
PID控制单元300包括主PID控制模块310和次PID控制模块320；断续控制单元400包括主断续控制模块410和次断续控制模块420。
主PID控制模块310用于对所述优先控制对象进行PID运算，得到表征所述燃气流量调节阀开度的主控制信号；主断续控制模块410用于根据预设主执行间隔和预设主执行变化量对所述主控制信号进行优化，得到并输出主优化控制信号，以调节所述燃气流量调节阀的开度。
次PID控制模块320用于对所述非优先控制对象进行PID运算，得到表征所述空调温水凝水阀和/或生活热水凝水阀开度的次控制信号；次断续控制模块420用于根据预设次执行间隔和预设次执行变化量对所述次控制信号进行优化，得到并输出次优化控制信号，以调节相应凝水阀的开度。
其中，所述预设主执行间隔大于所述预设次执行间隔，所述预设主执行变化量大于所述预设次执行变化量。
由上述结构可知，本申请实施例采用双PID控制方式，主PID控制模块和主断续控制模块根据优先控制对象控制燃气流量调节阀K1开度，次PID控制模块和次断续控制模块根据非优先控制对象控制两个凝水阀的开度；同时，通过对主/次断续控制模块设置不同执行间隔和执行变化量，避免了二者之间相互干扰，实现了对燃气流量调节阀和两个凝水阀的精确控制，保证了对生活热水、空调温水及空调冷水温度的稳定控制，解决了现有技术的问题。
基于反馈控制原理，本申请实施例提供的主断续控制模块和次断续控制模块的控制原理分别如图6（a）和图6（b）所示。
具体的，参照图6（a），当当前时刻与上一次主优化控制信号生成时刻的时间间隔达到所述预设主执行间隔△t1时，主断续控制模块将当前时刻的主控制信号S1_pid与上一次优化得到的主优化控制信号S1_opt’进行比较，并根据比较结果在S1_opt’的基础上增加或减少预设主执行变化量△S1，得到当前时刻的主优化控制信号S1_opt。相应的，参照图6（b），当当前时刻与上一次次优化控制信号S2_opt’生成时刻的时间间隔达到预设次执行间隔△t2时，将当前时刻的次控制信号S2_pid与上一次优化得到次优化控制信号S2_opt’进行比较，并根据比较结果在S2_opt’的基础上增加或减少预设次执行变化量△S2，得到当前时刻的次优化控制信号S2_opt。
进一步的，本申请实施例提供的空调控制装置还包括制热水控制单元；当空调机组的当前运行模式为制热水模式时，控制对象只有一个，即生活热水出水温度，仅通过所述制热水控制单元对所述生活热水出水温度进行PID运算，得到并输出制热水控制信号，以调节所述燃气流量调节阀的开度。
具体的，所述制热水控制单元可为一独立的PID控制模块，亦可直接采用所述主PID控制模块。制热水控制单元的具体工作原理与现有技术在制热水模式下控制原理相同，此处不作赘述。
与上文实施例相应的，本申请实施例还提供了一种直燃型溴化锂吸收式空调机组，包括：高温发生器、生活热水换热器、空调温水换热器、蒸发器低温发生器、冷凝器和吸收器；所述生活热水换热器设有生活热水出水口，所述空调温水换热器设有空调温水出水口，所述蒸发器设有空调冷水出水口，所述高温发生器的燃气进口设有燃气流量调节阀，所述高温发生器和空调温水换热器之间设有空调温水凝水阀，所述高温发生器和生活热水换热器之间设有生活热水凝水阀；还包括上述实施例所述的空调控制装置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，所述程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (13)
1.一种空调控制方法，应用于一种直燃型溴化锂吸收式空调机组，所述空调机组包括：高温发生器、生活热水换热器、空调温水换热器和蒸发器；所述生活热水换热器设有生活热水出水口，所述空调温水换热器设有空调温水出水口，所述蒸发器设有空调冷水出水口，所述高温发生器的燃气进口设有燃气流量调节阀，所述高温发生器和空调温水换热器之间设有空调温水凝水阀，所述高温发生器和生活热水换热器之间设有生活热水凝水阀；
其特征在于，所述空调控制方法包括：
分别检测以下三种出水温度：生活热水出水温度、空调温水出水温度和空调冷水出水温度；
当所述当前运行模式为制冷加制热水模式或制热加制热水模式时，确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度；
对所述优先控制对象进行PID运算，得到表征所述燃气流量调节阀开度的主控制信号，根据预设主执行间隔和预设主执行变化量对所述主控制信号进行优化，得到主优化控制信号，并根据所述主优化控制信号调节所述燃气流量调节阀的开度；
对所述非优先控制对象进行PID运算，得到表征所述空调温水凝水阀和/或生活热水凝水阀开度的次控制信号，根据预设次执行间隔和预设次执行变化量对所述次控制信号进行优化，得到次优化控制信号，并根据所述次优化控制信号调节相应凝水阀的开度；
其中，所述预设主执行间隔大于所述预设次执行间隔，所述预设主执行变化量大于所述预设次执行变化量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设主执行间隔和预设主执行变化量对所述主控制信号进行优化，得到主优化控制信号，包括：
当当前时刻与上一次主优化控制信号生成时刻的时间间隔达到所述预设主执行间隔时，将当前时刻的所述主控制信号与上一次优化得到的主优化控制信号进行比较，并根据比较结果在所述上一次优化得到的主优化控制信号的基础上增加或减少所述预设主执行变化量，得到当前时刻的主优化控制信号；
所述根据预设次执行间隔和预设次执行变化量对所述次控制信号进行优化，得到次优化控制信号，包括：
当当前时刻与上一次次优化控制信号生成时刻的时间间隔达到所述预设次执行间隔时，将当前时刻的所述次控制信号与上一次优化得到次优化控制信号进行比较，并根据比较结果在所述上一次优化得到的次优化控制信号的基础上增加或减少所述预设次执行变化量，得到当前时刻的次优化控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述当前运行模式为制冷加制热水模式时，所述确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度，包括：
将所述空调冷水出水温度作为优先控制对象，将所述生活热水出水温度作为非优先控制对象。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述当前运行模式为制冷加制热水模式时，所述预设主执行变化量和预设次执行变化量均为常量。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述当前运行模式为制冷加制热水模式时，所述次控制信号具体为表征所述生活热水凝水阀开度的第一次控制信号；
所述根据所述次优化控制信号调节相应凝水阀的开度，包括：根据所述第一次控制信号调节所述生活热水凝水阀的开度。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述当前运行模式为制热加制热水模式时，所述确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度，包括：
根据用户需求将所述生活热水出水温度和空调温水出水温度的一个作为优先控制对象，另一个作为非优先控制对象。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述当前运行模式为制热加制热水模式时，第一控制阶段的预设次执行间隔和预设次执行变换量均为常数；第二控制阶段的预设次执行间隔根据所述非优先控制对象确定，所述第二控制阶段的预设次执行变化量为常数，且小于所述第一阶段的预设次执行变化量；
其中，所述第一控制阶段为由空调机组开机到所述空调温水凝水阀和生活热水凝水阀均处于最大开度的控制阶段；所述第二控制阶段为由所述空调温水凝水阀和生活热水凝水阀均处于最大开度到空调机组停机的控制阶段。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述当前运行模式为制热加制热水模式时，所述次控制信号具体为表征所述空调温水凝水阀和生活热水凝水阀开度的第二次控制信号；
所述根据所述次优化控制信号调节相应凝水阀的开度，包括：根据所述第二次控制信号通过PID双作用控制方法分别调节所述空调温水凝水阀和生活热水凝水阀的开度。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述当前运行模式为制热水模式时，对所述生活热水出水温度进行PID运算，得到制热水控制信号，并根据所述制热水控制信号调节所述燃气流量调节阀的开度。
10.一种空调控制装置，其特征在于，应用于一种直燃型溴化锂吸收式空调机组，所述空调机组包括：高温发生器、生活热水换热器、空调温水换热器和蒸发器；所述生活热水换热器设有生活热水出水口，所述空调温水换热器设有空调温水出水口，所述蒸发器设有空调冷水出水口，所述高温发生器的燃气进口设有燃气流量调节阀，所述高温发生器和空调温水换热器之间设有空调温水凝水阀，所述高温发生器和生活热水换热器之间设有生活热水凝水阀；
其特征在于，所述空调控制装置包括温度检测单元、控制对象确定单元、PID控制单元和断续控制单元；
所述温度检测单元用于检测以下三种出水温度：生活热水出水温度、空调温水出水温度和空调冷水出水温度；
所述控制对象确定单元用于当所述当前运行模式为制冷加制热水模式或制热加制热水模式时，确定作为优先控制对象和非优先控制对象的出水温度；
所述PID控制单元包括主PID控制模块和次PID控制模块；所述断续控制单元包括主断续控制模块和次断续控制模块；
所述主PID控制模块用于对所述优先控制对象进行PID运算，得到表征所述燃气流量调节阀开度的主控制信号；所述主断续控制模块用于根据预设主执行间隔和预设主执行变化量对所述主控制信号进行优化，得到并输出主优化控制信号，以调节所述燃气流量调节阀的开度；
所述次PID控制模块用于对所述非优先控制对象进行PID运算，得到表征所述空调温水凝水阀和/或生活热水凝水阀开度的次控制信号；所述次断续控制模块用于根据预设次执行间隔和预设次执行变化量对所述次控制信号进行优化，得到并输出次优化控制信号，以调节相应凝水阀的开度；
其中，所述预设主执行间隔大于所述预设次执行间隔，所述预设主执行变化量大于所述预设次执行变化量。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述主断续控制模块根据预设主执行间隔和预设主执行变化量对所述主控制信号进行优化，得到主优化控制信号，具体包括：
当当前时刻与上一次主优化控制信号生成时刻的时间间隔达到所述预设主执行间隔时，将当前时刻的所述主控制信号与上一次优化得到的主优化控制信号进行比较，并根据比较结果在所述上一次优化得到的主优化控制信号的基础上增加或减少所述预设主执行变化量，得到当前时刻的主优化控制信号；
所述次断续控制模块根据预设次执行间隔和预设次执行变化量对所述次控制信号进行优化，得到次优化控制信号，具体包括：
当当前时刻与上一次次优化控制信号生成时刻的时间间隔达到所述预设次执行间隔时，将当前时刻的所述次控制信号与上一次优化得到次优化控制信号进行比较，并根据比较结果在所述上一次优化得到的次优化控制信号的基础上增加或减少所述预设次执行变化量，得到当前时刻的次优化控制信号。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，还包括制热水控制单元；
所述制热水控制单元用于当所述当前运行模式为制热水模式时，对所述生活热水出水温度进行PID运算，得到并输出制热水控制信号，以调节所述燃气流量调节阀的开度。
13.一种直燃型溴化锂吸收式空调机组，包括：高温发生器、生活热水换热器、空调温水换热器和蒸发器；所述生活热水换热器设有生活热水出水口，所述空调温水换热器设有空调温水出水口，所述蒸发器设有空调冷水出水口，所述高温发生器的燃气进口设有燃气流量调节阀，所述高温发生器和空调温水换热器之间设有空调温水凝水阀，所述高温发生器和生活热水换热器之间设有生活热水凝水阀；
其特征在于，还包括如权利要求10～12任一项所述的空调控制装置。
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Denomination of invention: A method, device, and air conditioning unit for air conditioning control Effective date of registration: 20230411 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Mitsubishi UFJ Bank (China) Co.,Ltd. Qingdao Branch Pledgor: EBARA REFRIGERATION EQUIPMENT & SYSTEMS (CHINA) Co.,Ltd. Registration number: Y2023370010037 |
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Date of cancellation: 20231229 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Mitsubishi UFJ Bank (China) Co.,Ltd. Qingdao Branch Pledgor: EBARA REFRIGERATION EQUIPMENT & SYSTEMS (CHINA) Co.,Ltd. Registration number: Y2023370010037 |