CN105020843B - 空调器的控制方法和空调器的控制装置以及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调器的控制方法和空调器的控制装置及空调器。控制方法包括：检测室内和室外环境温度；计算室内温度和用户设定的温度之间的差值ΔT；检测空调器的运行时间；当运行时间小于预设时间时，根据差值ΔT、室外环境温度和预设模糊控制规则计算压缩机的模糊控制系数，并根据模糊控制系数计算压缩机的运行频率；当运行时间大于等于预设时间时，根据差值ΔT和预设PI控制模型计算压缩机的运行频率修正值，并将运行频率修正值叠加到运行频率以控制压缩机按照修正后的运行频率运行。该控制方法结合模糊控制和PI控制对压缩机进行控制，从而使得压缩机得到更优的控制效果，在实现较快响应速度的同时保证稳态控制的精度、消除稳态误差。

Description

空调器的控制方法和空调器的控制装置以及空调器

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种空调器的控制方法、一种空调器的控制装置和一种具有空调器的控制装置的空调器。

背景技术

在满足室内温度控制条件下，变频空调通常是靠改变变频压缩机运行频率来实现空调节能的目的，相关技术中，一般采用下面两种控制方法对空调器的变频压缩机进行控制：

其一是，传统的PID(proportion-integration-differentiation，比例-积分-微分)控制方法，这种空调控制方式往往需要先建立空调器的数学模型，通过用户输入的设定温度和室内温度温之差调节变频压缩机的工作频率。但是，由于空调器本身的干扰因素较多，且各干扰因素之间具有较强的耦合性，故而难以建立精确的空调器的数学模型。再加上空调能力和压缩机转速也是非线性关系，传统的空调PID控制方法往往会出现响应慢，抗干扰能力差的缺点。

其二是模糊控制方法，由于模糊控制不依赖于空调器的精确数学模型，能够直接从专家和操作者的控制经验归纳、简化而得到对空调器的控制方案，并取得较好的控制结果。但是，由于模糊控制规则无法无穷细分，因而单纯地采用模糊控制方法往往会出现稳态控制精度差，还会存在稳态误差。

综上，相关技术中的空调器的控制方法存在改进的需要。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种空调器的控制方法，能够结合PID控制方法和模糊控制方法的优点，使得对压缩机进行控制的控制效果更加优化。

本发明的第二个目的在于提出一种空调器的控制装置。本发明的第三个目的在于提出一种空调器。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种空调器的控制方法，包括以下步骤：检测室内温度T1和室外环境温度T4；根据所述室内温度T1和用户设定的温度Ts计算所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值ΔT；检测所述空调器的运行时间；当所述空调器的运行时间小于预设时间时，根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算所述空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据所述压缩机的模糊控制系数计算所述压缩机的运行频率；当所述空调器的运行时间大于等于所述预设时间时，根据所述差值ΔT和预先建立的PI控制模型计算所述压缩机的运行频率修正值，并将所述压缩机的运行频率修正值叠加到所述压缩机的运行频率以控制所述压缩机按照修正后的运行频率运行。

根据本发明实施例提出的空调器的控制方法，当空调器的运行时间小于预设时间时，根据室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值ΔT、室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据压缩机的模糊控制系数计算压缩机的运行频率，以及当空调器的运行时间大于等于预设时间时，根据差值ΔT和预先建立的PI控制模型计算压缩机的运行频率修正值，并将压缩机的运行频率修正值叠加到压缩机的运行频率以控制压缩机按照修正后的运行频率运行。由此，该控制方法将模糊控制和PI控制结合起来对压缩机的运行频率进行控制，从而使得压缩机得到更优的控制效果，在实现较快响应速度的同时保证稳态控制的精度、消除稳态误差。

在本发明的一个实施例中，根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算所述空调器的压缩机的模糊控制系数，具体为：根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4查询预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表以获得所述压缩机的模糊控制系数。

具体地，当所述压缩机处于制冷运行模式时，所述预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表为：

具体地，根据以下公式计算所述压缩机的运行频率：

f＝C1+(C2×k)/100；

其中，f为所述压缩机的运行频率，k为所述压缩机的模糊控制系数，C1、C2为常数。

进一步地，根据以下公式计算所述压缩机的运行频率修正值：

其中，f₁(i)为所述压缩机的运行频率修正值，K_P为PI控制比例系数，K_I为PI控制积分系数，ΔT(i)为i时刻计算得到的所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值，ΔT(j)为j时刻计算得到的所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的一种空调器的控制装置，包括：温度检测模块，所述温度检测模块用于检测室内温度T1和室外环境温度T4；计时模块，所述计时模块用于检测所述空调器的运行时间；控制模块，所述控制模块用于根据所述室内温度T1和用户设定的温度Ts计算所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值ΔT，并且当所述空调器的运行时间小于预设时间时，所述控制模块根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算所述空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据所述压缩机的模糊控制系数计算所述压缩机的运行频率，以及当所述空调器的运行时间大于等于所述预设时间时，所述控制模块根据所述差值ΔT和预先建立的PI控制模型计算所述压缩机的运行频率修正值，并将所述压缩机的运行频率修正值叠加到所述压缩机的运行频率以控制所述压缩机按照修正后的运行频率运行。

根据本发明实施例提出的空调器的控制装置，控制模块根据室内温度T1和用户设定的温度Ts计算室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值ΔT，并且当空调器的运行时间小于预设时间时，控制模块根据所述差值ΔT、室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据压缩机的模糊控制系数计算压缩机的运行频率，以及当空调器的运行时间大于等于预设时间时，控制模块根据差值ΔT和预先建立的PI控制模型计算压缩机的运行频率修正值，并将压缩机的运行频率修正值叠加到压缩机的运行频率以控制压缩机按照修正后的运行频率运行。由此，该控制装置将模糊控制和PI控制结合起来对压缩机的运行频率进行控制，从而使得压缩机得到更优的控制效果，在实现较快响应速度的同时保证稳态控制的精度、消除稳态误差。

在本发明的一个实施例中，所述控制模块根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4查询预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表以获得所述压缩机的模糊控制系数，其中，当所述压缩机处于制冷运行模式时，所述预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表为：

具体地，所述控制模块根据以下公式计算所述压缩机的运行频率：

f＝C1+(C2×k)/100；

其中，f为所述压缩机的运行频率，k为所述压缩机的模糊控制系数，C1、C2为常数。

进一步地，所述控制模块根据以下公式计算所述压缩机的运行频率修正值：

其中，f₁(i)为所述压缩机的运行频率修正值，K_P为PI控制比例系数，K_I为PI控制积分系数，ΔT(i)为i时刻计算得到的所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值，ΔT(j)为j时刻计算得到的所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种空调器，包括所述的空调器的控制装置。

根据本发明实施例提出的空调器，空调器的控制装置将模糊控制和PI控制结合起来对压缩机的运行频率进行控制，从而使得压缩机得到更优的控制效果，在实现较快响应速度的同时保证稳态控制的精度、消除稳态误差。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的空调器的控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个具体实施例的空调器的控制方法的流程图；以及

图3为根据本发明实施例的空调器的方框示意图。

附图标记：

温度检测模块1、计时模块2和控制模块3。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的空调器的控制方法和空调器的控制装置以及空调器。

图1为根据本发明实施例的空调器的控制方法的流程图。如图1所示，该空调器的控制方法包括以下步骤：

S1：检测室内温度T1和室外环境温度T4。

其中，可通过室内温度传感器检测室内温度T1，室外温度传感器检测室外环境温度T4，室内温度传感器可安装空调器的室内机的出风口处，室外温度传感器可安装在空调器室外机上。

S2：根据室内温度T1和用户设定的温度Ts计算室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值ΔT，即差值△T＝T1-Ts。

其中，可通过空调器的控制面板、遥控器或移动终端接收用户设定的温度Ts。

S3：检测空调器的运行时间。

其中，可通过计时模块检测空调器的运行时间。

S4：当空调器的运行时间小于预设时间时，根据差值ΔT、室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据压缩机的模糊控制系数计算压缩机的运行频率。

也就是说，当空调器的运行时间小于预设时间时，选择模糊控制方法对压缩机的运行频率进行控制，以提高空调器的压缩机的响应速度、减少响应过程的超调。另外，在以模糊控制方法对压缩机的运行频率进行控制时，控制周期可为20s，即每个隔20s检测一次室内温度T1和室外环境温度T4，并计算一次压缩机的运行频率，控制压缩机以计算的运行频率运行。

具体而言，当空调器的运行时间小于预设时间时，首先分别将差值ΔT和室外环境温度T4进行量化，获得相应论域上的转化值，并根据相应论域上的转化值和预设的模糊控制规则计算空调器的压缩机的模糊控制系数。

可以理解的是，在本发明实施例中，模糊控制方法有三个重要参数：室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值ΔT，室外环境温度T4和压缩机的模糊控制系数k。下面以制冷运行模式为例，详细描述模糊控制方法中上述三个参数。

首先，对于差值ΔT，可以设定差值△T的工作区间，并为了精确控制压缩机的频率，实现快速响应速度，可将差值△T所在的工作区间分成以下5个模糊子集：

正大的模糊子集：△T≥3；正小的模糊子集：1≤△T＜3；零的模糊子集：-1≤△T＜1；负小的模糊子集：-2≤△T＜-1；负大的模糊子集：△T＜-3。

即言，差值△T的论域为：{正大，正小，零，负小，负大}。例如，当差值ΔT大于等于3℃时，可获得相应论域上的转化值为正大；当差值ΔT大于等于1℃且小于3℃时，可获得相应论域上的转化值为正小；当差值ΔT大于等于-1℃且小于1℃时，可获得相应论域上的转化值为零；当差值ΔT大于等于-2℃且小于-1℃时，可获得相应论域上的转化值为负小；当差值ΔT小于-3℃时，可获得相应论域上的转化值为负大。

其次，对于室外环境温度T4，可以设定室外环境温度T4的工作区间，考虑到室外环境温度T4对空调器运行负荷的影响，为了精确控制压缩机的频率，同样把室外环境温度T4所在的工作区间分成以下5个模糊子集：

正大的模糊子集：T4≥35；正中的模糊子集：18≤T4＜35；正小的模糊子集：7≤T4＜18；零的模糊子集：-5≤T4＜7；负小的模糊子集：T4＜-5。

即言，室外环境温度T4的论域为：{正大，正中，正小，零，负小}，例如，当室外环境温度T4大于等于34℃时，可获得相应论域上的转化值为正大；当室外环境温度T4大于等于18℃且小于35℃时，可获得相应论域上的转化值为正中；当室外环境温度T4大于等于7℃且小于18℃时，可获得相应论域上的转化值为正小；当室外环境温度T4大于等于-5℃且小于7℃时，可获得相应论域上的转化值为零；当室外环境温度T4小于-5℃时，可获得相应论域上的转化值为负小。

最后，对于模糊控制系数k，可根据控制经验进行设定。

由此，在本发明一个实施例中，步骤S4具体为：根据差值ΔT、室外环境温度T4查询预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表以获得压缩机的模糊控制系数。其中，考虑到所使用压缩机的工作特点，当压缩机处于制冷运行模式时，预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表，即模糊控制系数k的模糊控制规则表如下表1所示：

表1

需要说明的是，预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表可称为模糊控制规则表，可根据经验事先编制好并存储在空调器的存储器中。

在本发明一个具体示例中，当空调器处于制冷运行模式时，若检测到室内温度T1为28℃以及室外环境温度T4为30℃，且用户预设温度为26℃，则计算室内温度T1和室外环境温度T4之间的差值△T为2℃，这样，把差值△T和室外环境温度T4分别量化，得到的相应论域上的转化值分别为正小和正中，查询上表1，即可获得对应的模糊控制系数k为80。

在获得压缩机的模糊控制系数k后，可根据以下公式计算压缩机的运行频率：

f＝C1+(C2×k)/100；

其中，f为压缩机的运行频率，k为压缩机的模糊控制系数，C1、C2为常数。

在本发明的一个具体示例中，C1可以为20，C2可以为70，这样，当空调器开始进入模糊控制时，根据模糊控制规则表获得模糊控制系数k，之后，通过公式f＝20+(70×k)/100换算，得到压缩机的运行频率。例如，模糊控制系数k为80时，压缩机的运行频率f为76Hz。

另外，需要说明的是，在制冷下，空调器的压缩机的运行频率范围一般为20Hz～90Hz，开机初始运行频率为20Hz。因此，当计算的压缩机的运行频率超过最高频率时，控制压缩机按最高频率90Hz运行，当计算的压缩机的运行频率小于0Hz时，控制压缩机停止运行。

总而言之，在空调器开机运行时，立即开始检测室内温度T1和室外环境温度T4，并在检测到制冷控制信号时，计算室内温度T1和室外环境温度T4之间的差值△T，将差值ΔT和室外环境温度T4分别量化，获得相应论域上的转化值，并根据差值△T和室外环境温度T4在相应论域上的转化值查询制冷运行模式对应的模糊控制规则表，从而获得对应的模糊控制系数k，并根据压缩机的模糊控制系数k计算压缩机的运行频率，从而控制压缩机以计算的运行频率运行；以及在检测到制热控制信号时，计算室内温度T1和室外环境温度T4之间的差值△T，并根据检测的室外环境温度T4和差值ΔT查询制热运行模式对应的模糊控制规则表，从而获得对应的模糊控制系数k，并根据压缩机的模糊控制系数k计算压缩机的运行频率，从而控制压缩机以计的运行频率运行。

S5：当空调器的运行时间大于等于预设时间时，根据差值ΔT和预先建立的PI控制模型计算压缩机的运行频率修正值，并将压缩机的运行频率修正值叠加到压缩机的运行频率以控制压缩机按照修正后的运行频率运行。其中，PI控制模型为空调器的数学模型。

也就是说，当空调器的运行时间大于等于预设时间时，在以模糊控制方法对压缩机的运行频率进行控制的同时，还根据PID控制方法获得压缩机的运行频率的修正值，并将以PID控制方法得到的压缩机的运行频率修正值叠加到以模糊控制方法得到的压缩机的运行频率进而获得修正后的运行频率，之后，控制压缩机按照修正后的运行频率运行。

具体地，可根据以下公式计算压缩机的运行频率修正值：

其中，f₁(i)为压缩机的运行频率修正值，K_P为PI控制比例系数，K_I为PI控制积分系数，ΔT(i)为i时刻计算得到的室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值，ΔT(j)为j时刻计算得到的室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值。

换言之，当空调器的运行时间大于等于预设时间，开始以PI控制方法计算压缩机的运行频率修正值，此时的输入量只有温差变化量一个，即根据预设周期内采集到的i个室内温度T1和i个用户设定的温度Ts，计算i个室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值，以及根据计算得到的i个差值计算压缩机的运行频率修正值，通过预先建立的公式计算压缩机频率修正f₁(i)。这样，对以PID控制方法得到的压缩机的运行频率修正值和以模糊控制方法得到的压缩机的运行频率求和，得到实际的压缩机的运行频率，根据实际的压缩机的运行频率控制压缩机运行。

可以理解的是，预设周期可以为以PI控制方法对压缩机的运行频率进行控制的控制周期。

总的来说，在本发明一个具体实施例中，如图2所示，该空调器的控制方法包括以下步骤：

S101：获取室内温度T1、用户设定的温度Ts以及室外环境温度T4。

S102：检测空调器开机运行时间，执行步骤S103和步骤S106。

S103：判断空调器的运行时间是否大于等于预设时间。如果是，则执行步骤S104；如果否，则执行步骤S102继续检测空调器的开机运行时间。

S104：计算室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值，并作为PI控制方法的一个输入量。

S105：根据建立的PI控制模型计算压缩机运行频率的修正值。

S106：计算室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值ΔT，即差值△T＝T1-Ts，作为模糊控制方法的一个输入参数。

S107：把差值ΔT和室外环境温度T4分别量化，获得相应论域上的转化值。

S108：根据差值ΔT和室外环境温度T4在相应论域上的转化值，按照预先设定的模糊控制规则计算压缩机的模糊控制系数k。

S109：根据模糊控制系数k计算空调压缩机的运行频率。

S110：把步骤S109计算出的压缩机的运行频率和步骤S105计算的运行频率修正值进行求和，得出压缩机的实际运行频率，并控制压缩机运行在实际运行频率，返回步骤S101。当然，在空调器的运行时间小于预设时间时，即未计算压缩机运行频率的修正值时，只根据步骤S109计算出的压缩机的运行频率对压缩机进行控制。

综上，根据本发明实施例提出的空调器的控制方法，当空调器的运行时间小于预设时间时，根据室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值ΔT、室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据压缩机的模糊控制系数计算压缩机的运行频率，以及当空调器的运行时间大于等于预设时间时，根据差值ΔT和预先建立的PI控制模型计算压缩机的运行频率修正值，并将压缩机的运行频率修正值叠加到压缩机的运行频率以控制压缩机按照修正后的运行频率运行。由此，该控制方法将模糊控制和PI控制结合起来对压缩机的运行频率进行控制，从而使得压缩机得到更优的控制效果，在实现较快响应速度的同时保证稳态控制的精度、消除稳态误差。

图3为根据本发明的空调器的控制装置的方框示意图。如图3所示，该空调器的控制装置包括：温度检测模块1、计时模块2和控制模块3。

其中，温度检测模块1用于检测室内温度T1和室外环境温度T4，温度检测模块1可以包括室内温度传感器和室外温度传感器，可通过室内温度传感器检测室内温度T1，室外温度传感器检测室外环境温度T4，室内温度传感器可安装空调器的室内机的出风口处，室外温度传感器可安装在空调器室外机上。

计时模块2用于检测空调器的运行时间；控制模块3用于根据室内温度T1和用户设定的温度Ts计算室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值ΔT，并且当空调器的运行时间小于预设时间时，控制模块3根据差值ΔT、室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据压缩机的模糊控制系数计算压缩机的运行频率，以及当空调器的运行时间大于等于预设时间时，控制模块3根据差值ΔT和预先建立的PI控制模型计算压缩机的运行频率修正值，并将压缩机的运行频率修正值叠加到压缩机的运行频率以控制压缩机按照修正后的运行频率运行。其中，可通过空调器的控制面板、遥控器或移动终端接收用户设定的温度Ts。

也就是说，当空调器的运行时间小于预设时间时，控制模块3中的模糊控制器利用模糊控制方法对压缩机的运行频率进行控制，以提高空调器的压缩机的响应速度、减少响应过程的超调。另外，在控制模块3中的模糊控制器以模糊控制方法对压缩机的运行频率进行控制时，控制周期可为20s，即温度检测模块1每个隔20s检测一次室内温度T1和室外环境温度T4，并且控制模块3计算一次压缩机的运行频率，控制压缩机以计算的运行频率运行。

具体而言，当空调器的运行时间小于预设时间时，首先分别将差值ΔT和室外环境温度T4进行量化，获得相应论域上的转化值，并根据相应论域上的转化值和预设的模糊控制规则计算空调器的压缩机的模糊控制系数。

可以理解的是，在本发明实施例中，控制模块3中的模糊控制器有三个重要参数：室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值ΔT，室外环境温度T4和压缩机的模糊控制系数k。下面以制冷运行模式为例，详细描述模糊控制器中上述三个参数。

首先，对于差值ΔT，可以设定差值△T的工作区间。并为了精确控制压缩机的频率，实现快速响应速度，可将差值△T所在的工作区间分成以下5个模糊子集：

正大的模糊子集：△T≥3；正小的模糊子集：1≤△T＜3；零的模糊子集：-1≤△T＜1；负小的模糊子集：-2≤△T＜-1；负大的模糊子集：△T＜-3。

即言，差值△T的论域为：{正大，正小，零，负小，负大}，例如，当差值ΔT大于等于3℃时，可获得相应论域上的转化值为正大；当差值ΔT大于等于1℃且小于3℃时，可获得相应论域上的转化值为正小；当差值ΔT大于等于-1℃且小于1℃时，可获得相应论域上的转化值为零；当差值ΔT大于等于-2℃且小于-1℃时，可获得相应论域上的转化值为负小；当差值ΔT小于-3℃时，可获得相应论域上的转化值为负大。其次，对于室外环境温度T4，可以设定室外环境温度T4的工作区间。考虑到室外环境温度T4对空调器运行负荷的影响，为了精确控制压缩机的频率，同样把室外环境温度T4所在的工作区间分成以下5个模糊子集：

正大的模糊子集：T4≥35；正中的模糊子集：18≤T4＜35；正小的模糊子集：7≤T4＜18；零的模糊子集：-5≤T4＜7；负小的模糊子集：T4＜-5。

即言，室外环境温度T4的论域为：{正大，正中，正小，零，负小}，例如，当室外环境温度T4大于等于34℃时，可获得相应论域上的转化值为正大；当室外环境温度T4大于等于18℃且小于35℃时，可获得相应论域上的转化值为正中；当室外环境温度T4大于等于7℃且小于18℃时，可获得相应论域上的转化值为正小；当室外环境温度T4大于等于-5℃且小于7℃时，可获得相应论域上的转化值为零；当室外环境温度T4小于-5℃时，可获得相应论域上的转化值为负小。

最后，对于模糊控制系数k，可根据控制经验进行设定。

由此，在本发明一个实施例中，控制模块3根据差值ΔT、室外环境温度T4查询预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表以获得压缩机的模糊控制系数。其中，考虑到所使用压缩机的工作特点，当压缩机处于制冷运行模式时，预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表，即模糊控制系数k的模糊控制规则表如下表1所示：

表1

需要说明的是，预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表可称为模糊控制规则表，可根据经验事先编制好并存储在控制模块3的存储器中。

在本发明一个具体示例中，当空调器处于制冷运行模式时，若温度检测模块1检测到室内温度T1为28℃以及室外环境温度T4为30℃，且用户预设温度为26℃，则控制模块3计算室内温度T1和室外环境温度T4之间的差值△T为2℃，这样，把差值△T和室外环境温度T4分别量化，得到的相应论域上的转化值分别为正小和正中，查询上表1，即可获得对应的模糊控制系数k为80。

进一步地，在获得压缩机的模糊控制系数k后，控制模块3可根据以下公式计算压缩机的运行频率：

f＝C1+(C2×k)/100；

其中，f为压缩机的运行频率，k为压缩机的模糊控制系数，C1、C2为常数。

在本发明的一个具体示例中，C1可以为20，C2可以为70，这样，当空调器开始进入模糊控制时，控制模块3根据模糊控制规则表获得模糊控制系数k，之后，通过公式f＝20+(70×k)/100换算，得到压缩机的运行频率。例如，模糊控制系数k为80时，压缩机的运行频率f可为76Hz。

另外，需要说明的是，在制冷下，空调器的压缩机的运行频率范围一般为20Hz～90Hz，开机初始运行频率为20Hz。因此，当控制模块3计算的压缩机的运行频率超过最高频率时，控制模块3控制压缩机按最高频率90Hz运行，当控制模块3计算的压缩机的运行频率小于0Hz时，控制模块3控制压缩机停止运行。

总而言之，在空调器开机运行时，温度检测模块1立即开始检测室内温度T1和室外环境温度T4，并在控制模块3检测到制冷控制信号时，控制模块3计算室内温度T1和室外环境温度T4之间的差值△T，将差值ΔT和室外环境温度T4分别量化，获得相应论域上的转化值，并根据差值△T和室外环境温度T4在相应论域上的转化值查询制冷运行模式对应的模糊控制规则表例如表1，从而获得对应的模糊控制系数k，控制模块3根据压缩机的模糊控制系数k计算压缩机的运行频率，由此控制模块3控制压缩机以计算的运行频率运行；以及在控制模块3检测到制热控制信号时，控制模块3计算室内温度T1和室外环境温度T4之间的差值△T，并根据控制模块3检测的室外环境温度T4和差值ΔT查询制热运行模式对应的模糊控制规则表，从而获得对应的模糊控制系数k，控制模块3根据压缩机的模糊控制系数k计算压缩机的运行频率，由此控制模块3控制压缩机以计的运行频率运行。

另外，在本发明实施例中，当空调器的运行时间大于等于预设时间时，在控制模块3中的模糊控制器以模糊控制方法对压缩机的运行频率进行控制的同时，控制模块3中的PID控制器还根据PID控制方法获得压缩机的运行频率的修正值，控制模块3将通过PID控制器得到的压缩机的运行频率修正值叠加到通过模糊控制器到的压缩机的运行频率进而获得修正后的运行频率，之后，控制模块3控制压缩机按照修正后的运行频率运行。

具体地，控制模块3可根据以下公式计算压缩机的运行频率修正值：

其中，f₁(i)为压缩机的运行频率修正值，K_P为PI控制比例系数，K_I为PI控制积分系数，ΔT(i)为i时刻计算得到的室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值，ΔT(j)为j时刻计算得到的室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值。

换言之，当空调器的运行时间大于等于预设时间，与控制模块3中的模糊控制器并联的PI控制器开始以PI控制方法计算压缩机的运行频率修正值，此时控制模块3中的PI控制器的输入量只有温差变化量一个，即控制模块3中的PI控制器根据预设周期内采集到的i个室内温度T1和i个用户设定的温度Ts，计算i个室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值，以及控制模块3中的PI控制器根据计算得到的i个差值计算压缩机的运行频率修正值，通过预先建立的公式计算压缩机频率修正f₁(i)。这样，控制模块3对PI控制器以PI控制方法得到的压缩机的运行频率修正值和模糊控制器以模糊控制方法得到的压缩机的运行频率求和，得到实际的压缩机的运行频率，控制模块3根据实际的压缩机的运行频率控制压缩机运行。

可以理解的是，预设周期可以为控制模块3以PI控制方法对压缩机的运行频率进行控制的控制周期。

综上，根据本发明实施例提出的空调器的控制装置，控制模块根据室内温度T1和用户设定的温度Ts计算室内温度T1和用户设定的温度Ts之间的差值ΔT，并且当空调器的运行时间小于预设时间时，控制模块根据所述差值ΔT、室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据压缩机的模糊控制系数计算压缩机的运行频率，以及当空调器的运行时间大于等于预设时间时，控制模块根据差值ΔT和预先建立的PI控制模型计算压缩机的运行频率修正值，并将压缩机的运行频率修正值叠加到压缩机的运行频率以控制压缩机按照修正后的运行频率运行。由此，该控制装置将模糊控制和PI控制结合起来对压缩机的运行频率进行控制，从而使得压缩机得到更优的控制效果，在实现较快响应速度的同时保证稳态控制的精度、消除稳态误差。

本发明实施例还提出了一种空调器，包括上述的空调器的控制装置。

根据本发明实施例提出的空调器，空调器的控制装置将模糊控制和PI控制结合起来对压缩机的运行频率进行控制，从而使得压缩机得到更优的控制效果，在实现较快响应速度的同时保证稳态控制的精度、消除稳态误差。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种空调器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测室内温度T1和室外环境温度T4；

根据所述室内温度T1和用户设定的温度Ts计算所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值ΔT；

检测所述空调器的运行时间；

当所述空调器的运行时间小于预设时间时，根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算所述空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据所述压缩机的模糊控制系数计算所述压缩机的运行频率；

当所述空调器的运行时间大于等于所述预设时间时，根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算所述空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据所述压缩机的模糊控制系数计算所述压缩机的运行频率，同时还根据所述差值ΔT和预先建立的PI控制模型计算所述压缩机的运行频率修正值，并将所述压缩机的运行频率修正值叠加到所述压缩机的运行频率以控制所述压缩机按照修正后的运行频率运行。

2.如权利要求1所述的空调器的控制方法，其特征在于，根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算所述空调器的压缩机的模糊控制系数，具体为：

根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4查询预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表以获得所述压缩机的模糊控制系数。

3.如权利要求2所述的空调器的控制方法，其特征在于，当所述压缩机处于制冷运行模式时，所述预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表为：

4.如权利要求1所述的空调器的控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述压缩机的运行频率：

f＝C1+(C2×k)/100；

其中，f为所述压缩机的运行频率，k为所述压缩机的模糊控制系数，C1、C2为常数。

5.如权利要求1所述的空调器的控制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述压缩机的运行频率修正值：

<mrow> <msub> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>P</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>I</mi> </msub> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mi>i</mi> </munderover> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，f₁(i)为所述压缩机的运行频率修正值，K_P为PI控制比例系数，K_I为PI控制积分系数，ΔT(i)为i时刻计算得到的所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值，ΔT(j)为j时刻计算得到的所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值。

6.一种空调器的控制装置，其特征在于，包括：

温度检测模块，所述温度检测模块用于检测室内温度T1和室外环境温度T4；

计时模块，所述计时模块用于检测所述空调器的运行时间；

控制模块，所述控制模块用于根据所述室内温度T1和用户设定的温度Ts计算所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值ΔT，并且，

当所述空调器的运行时间小于预设时间时，所述控制模块根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算所述空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据所述压缩机的模糊控制系数计算所述压缩机的运行频率；

当所述空调器的运行时间大于等于所述预设时间时，所述控制模块根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4和预设的模糊控制规则计算所述空调器的压缩机的模糊控制系数，并根据所述压缩机的模糊控制系数计算所述压缩机的运行频率，同时所述控制模块还根据所述差值ΔT和预先建立的PI控制模型计算所述压缩机的运行频率修正值，并将所述压缩机的运行频率修正值叠加到所述压缩机的运行频率以控制所述压缩机按照修正后的运行频率运行。

7.如权利要求6所述的空调器的控制装置，其特征在于，所述控制模块根据所述差值ΔT、所述室外环境温度T4查询预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表以获得所述压缩机的模糊控制系数，其中，当所述压缩机处于制冷运行模式时，所述预设的差值ΔT-室外环境温度T4-模糊控制系数k表为：

8.如权利要求6所述的空调器的控制装置，其特征在于，所述控制模块根据以下公式计算所述压缩机的运行频率：

f＝C1+(C2×k)/100；

其中，f为所述压缩机的运行频率，k为所述压缩机的模糊控制系数，C1、C2为常数。

9.如权利要求6所述的空调器的控制装置，其特征在于，所述控制模块根据以下公式计算所述压缩机的运行频率修正值：

<mrow> <msub> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>P</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>I</mi> </msub> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mi>i</mi> </munderover> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，f₁(i)为所述压缩机的运行频率修正值，K_P为PI控制比例系数，K_I为PI控制积分系数，ΔT(i)为i时刻计算得到的所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值，ΔT(j)为j时刻计算得到的所述室内温度T1和所述用户设定的温度Ts之间的差值。

10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求6-9中任一项所述的空调器的控制装置。