CN106679121A

CN106679121A - 一种基于pid控制的稳定加湿控制方法

Info

Publication number: CN106679121A
Application number: CN201710076141.5A
Authority: CN
Inventors: 徐晓光; 刘鹏翔; 李浩亮; 范磊; 郭越; 赵丽娟; 蒋全清
Original assignee: China Tobacco Henan Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Henan Industrial Co Ltd
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2037-02-13
Also published as: CN106679121B

Abstract

本发明涉及一种用于在组合式空调的加湿系统中控制加湿过程的方法。目的是提供一种基于PID控制的稳定加湿控制方法，包括以下步骤：第一PID湿度控制器、第二PID湿度控制器分别计算V1、V2并判断V2是否大于14，然后再依次判断V2是否大于0，V1是否大于V2，根据判断结果计算V_S、V_W并分别输出给蒸汽加湿器、高压微雾加湿器；在开机时，计算出V1、V2后，需先判断V2是否大于14时，若是，则通过修正V2的计算公式，重新计算V2，使V2小于14，然后再依次判断V2是否大于0，V1是否大于V2，根据判断结果计算V_S、V_W并分别输出给蒸汽加湿器、高压微雾加湿器。本发明能够有效避免开机时出现跨阶加湿的现象，并保证开机后的加湿过程高效、平稳的进行。

Description

一种基于PID控制的稳定加湿控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于在组合式空调的加湿系统中控制加湿过程的方法。

背景技术

现有技术中，高压微雾加湿器是组合式空调的加湿系统中的核心部件，高压微雾加湿器由核心控制器、PID湿度控制器、高压泵、分级阀、喷嘴单元、高压管线等组成。PID控制器接收组合式空调的控制电压信号，调节分级阀的开关实现加湿量的调节：每一喷嘴单元(由不同数量的喷嘴组成喷嘴单元)都对应有一个分级阀，如一阶分级阀对应喷嘴数量为1的喷嘴单元，二阶分级阀对应喷嘴数量为2的喷嘴单元，以此类推，七阶分级阀则对应喷嘴数量为7的喷嘴单元。一般，一阶分级阀的开度域对应的PID湿度控制器输出值为0～14％，即一阶分级阀全开时加湿度可达14％。那么二阶分级阀的开度域所述对应的PID湿度控制器输出值为14％～28％，以此类推，七阶分级阀的开度域所对应的PID湿度控制器输出值为84～98％。由此可得PID输出值与高压微雾加湿器的七阶对应如下：

湿度PID输出值	高压微雾加湿器加湿量阶数
		小于等于0	关闭
大于0小于等于14	一阶
		大于14小于等于28	二阶
大于28小于等于42	三阶
		大于42小于等于56	四阶
大于56小于等于70	五阶
		大于70小于等于84	六阶
大于84小于等于98	七阶

高压微雾加湿器对高压泵供水压力的稳定性要求较高，这就要求高压微雾加湿器在加湿过程中不能过快跨阶加湿，否则将因供水压力不稳定引起供水低压报警，此时则需要操作人员就地复位后加湿系统才能重新运行。

目前，采用如下算法来计算分级阀的开度：u(t)＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt)，

其中Kp为湿度比例系数，TI为湿度积分时间常数，e(t)为采集的控制区域平均湿度与设定湿度的差值。因此，如果直接将PID湿度控制器计算出的开度值赋予高压微雾加湿器的控制单元，则在e(t)值较大的情况下，容易在开机时出现跨阶加湿的现象，不能满足系统正常稳定的运行的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种基于PID控制的稳定加湿控制方法，能够有效避免开机启动时出现跨阶加湿的现象，并保证开机后的加湿过程也平稳进行，从而保证加湿系统的稳定运行。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术手段：一种基于PID控制的稳定加湿控制方法，包括加湿系统，所述加湿系统包括第一PID湿度控制器、第二PID湿度控制器、核心控制器、高压微雾加湿器以及蒸汽加湿器组成统；第一PID湿度控制器用于计算加湿开度总量V1以及蒸汽加湿器的开度Vs；第二PID湿度控制器用于计算加湿开度分量V2以及高压微雾加湿器的开度Vw；

包括以下步骤：

步骤101：核心控制器判断加湿系统是否为运行状态；若否，第一PID湿度控制器计算Vs＝0输出给蒸汽加湿器，第二PID湿度控制计算Vw＝0输出给高压微雾加湿器，并重复步骤101；

步骤102：若判断出加湿系统正在运行，则继续判断加湿系统是否为第一次启动；若是，则进入步骤103：若否，则进入步骤106；

步骤103：通过判断e(t)>0是否成立，来判断是否需要进入加湿工况，其中，e(t)＝设定湿度—采集的控制区域平均湿度；若否，第一PID湿度控制器计算Vs＝0输出给蒸汽加湿器，第二PID湿度控制计算Vw＝0输出给高压微雾加湿器，并回到步骤101；

若是，则由第一PID湿度控制器计算加湿开度总量V1，V1按照公式1)计算：

V1＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt)；

由第二PID湿度控制器计算加湿开度分量V2，V2按照公式2)计算：

其中，公式1)与公式2)中的e(t)＝设定湿度—采集的控制区域平均湿度，Kp为湿度比例系数，TI为湿度积分时间常数，∫e(t)dt和的积分时间范围是系统启动时刻到当前时刻；

步骤104：判断步骤103中V2>阈值F是否成立,其中阈值F为高压微雾加湿器的一阶分级阀所对应的最大开度；若否，则进入步骤107；若是，则进入步骤105；

步骤105：修正步骤103中V2的计算公式2)，将公式2)中的积分值修改为得到如下公式3)：

根据公式3)重新计算V2值后，进入步骤107；

步骤106：由则由第一PID湿度控制器用于计算加湿开度总量V1，V1按照公式1)计算：

V1＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt)；

步骤107：判断加湿开度分量V2>0是否成立；若否，第一PID湿度控制器计算Vs＝0输出给蒸汽加湿器，第二PID湿度控制计算Vw＝0输出给高压微雾加湿器；若是，则继续判断V1>V2是否成立；

步骤108：若满足V1>V2，则由第一PID湿度控制器计算V_S＝V1-V2，并输出V_S给蒸汽加湿器；同时，由第二PID湿度控制计算Vw＝V2，并输出Vw给高压微雾加湿器；

若不满足V1>V2，则由第一PID湿度控制器计算V_S＝0输出给蒸汽加湿器；同时，由第二PID湿度控制计算Vw＝V2输出给高压微雾加湿器；

步骤109：回到步骤101。

进一步的，所述阈值F＝14，所述Kp的取值范围是10～14。

进一步的，步骤101中，若判断出加湿系统为非运行状态，则先初始化V1值与V2值，即清除公式1)与公式2)中的积分值，再分别输出V_S＝0，V_W＝0给蒸汽加湿器和高压微雾加湿器。

进一步的，所述加湿系统中的高压微雾加湿器总共设有7阶分级阀，其中，一阶分级阀的开度域大于0并且小于等于14，并且下一阶分级阀的开度域是上一阶分级阀开度域的两倍。

进一步的，所述加湿系统还包括表冷除湿阀，在步骤107中，当V2<0时，由核心控制器控制表冷除湿阀进行除湿。

与现有技术中的单PID湿度控制器直接向高压微雾加湿器输出开度值相比，本发明具有如下有益效果：

1、采用了双PID控制，并在高压微雾加湿器的基础上增加蒸汽加湿器：第一PID湿度控制器用于计算加湿开度总量V1以及蒸汽加湿器的开度Vs，第二PID湿度控制器用于计算加湿开度分量V2以及高压微雾加湿器的开度Vw。与现有技术相比，将本该全部由高压微雾加湿器负担的开度总量V1，划分成由高压微雾加湿器和蒸汽加湿器分别承担的两部分V_W、V_S，并且由于在开机时通过修正V2来限制高压微雾加湿器的开度V_W小于一阶分级阀所对应的最大开度，那么就能有效避免在开机时出现跨阶加湿的现象。

2、由于第二PID湿度控制器采用公式2)来计算高压微雾加湿器的开度，公式2)中输入的湿度误差值为其变化速度低于e(t),这样能起到限制高压微雾加湿器的调控速度的作用，避免出现因调控速度过快引起的水压不稳；同时，由于是随时间变化的连续变量，那么能有效避免开机后出现跨阶加湿的现象；从而保证加湿系统在开机后能够平稳的进行加湿。

3、虽然高压微雾加湿的调控速度受到限制，但是由于有蒸汽加湿器的补偿作用，当V1>V2时，同时启动蒸汽加湿器和高压微雾加湿器，则既能保证加湿过程的平稳进行，又能缩短调控的时间。

附图说明

图1为本发明的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。

一种基于PID控制的稳定加湿控制方法，包括加湿系统，所述加湿系统包括第一PID湿度控制器、第二PID湿度控制器、核心控制器、高压微雾加湿器以及蒸汽加湿器组成；第一PID湿度控制器用于计算加湿开度总量V1以及蒸汽加湿器的开度Vs；第二PID湿度控制器用于计算加湿开度分量V2以及高压微雾加湿器的开度Vw；

包括以下步骤：

若是，则由则由第一PID湿度控制器计算加湿开度总量V1，V1按照公式1)计算：

V1＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt)；

步骤104：判断步骤103中V2>14是否成立,其中14为本具体实施方式中高压微雾加湿器的一阶分级阀所对应的最大开度；若否，则进入步骤107；若是，则进入步骤105；

根据公式3)重新计算V2值后，进入步骤107；

V1＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt)；

其中，公式1)与公式2)中的e(t)＝设定湿度—采集的控制区域平均湿度，Kp为湿度比例系数，Kp的取值范围是10～14，TI为湿度积分时间常数，∫e(t)dt和的积分时间范围是系统启动时刻到当前时刻；

步骤109：回到步骤101。

本具体实施方式中的步骤103到步骤105是为了在开机的时候限制高压微雾加湿器的加湿开度分量V2，具体来将就是当步骤103中计算出的V2>14时，通过步骤105中的公式3)来修正V2，使修正后的V2值小于14，这样再根据修正后的V2来计算V_W值输出给高压微雾加湿器，就能保证高压微雾加湿器第一次开机启动时是从一阶分级阀启动。

步骤107中，通过判断V2>0是否成立来实时判断是否需要加湿，通过判断V1>V2是否成立来判断是否需要开启蒸汽加湿器进行补偿来提高加湿速度，缩短加湿时间。

本具体实施方式中，加湿系统中的高压微雾加湿器总共设有7阶分级阀，其中，一阶分级阀的开度域大于0并且小于等于14，并且下一阶分级阀的开度域是上一阶分级阀开度域的两倍。分级阀阶数设置合理，相邻分级阀之间的开度域过渡均匀，这样的高压微雾加湿器能更好的与本发明的控制方法配合，是加湿过程平滑过渡的保障。

本具体实施方式中，加湿系统还包括表冷除湿阀，在步骤107中，当V2<0时，由核心控制器控制表冷除湿阀进行除湿。V2<0说明高压微雾加湿器的加湿开度分量V2为负，即不需要进行加湿，而需要进行除湿，这样能防止过度加湿，将湿度维持在稳定的范围内。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种基于PID控制的稳定加湿控制方法，其特征在于：包括加湿系统，所述加湿系统包括第一PID湿度控制器、第二PID湿度控制器、核心控制器、高压微雾加湿器以及蒸汽加湿器组成；第一PID湿度控制器用于计算加湿开度总量V1以及蒸汽加湿器的开度Vs；第二PID湿度控制器用于计算加湿开度分量V2以及高压微雾加湿器的开度Vw；

包括以下步骤：

V1＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt)；

V 2 = K p (e (t) \sqrt{| e (t) |} + 1 / T &Integral; e (t) \sqrt{| e (t) |} dt);

V 2 = K p (e (t) \sqrt{| e (t) |} + 1 / T I (F - K p e (t) \sqrt{| e (t) |}));

根据公式3)重新计算V2值后，进入步骤107；

V1＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt)；

V 2 = K p (e (t) \sqrt{| e (t) |} + 1 / T I (F - K p e (t) \sqrt{| e (t) |}));

步骤109：回到步骤101。

2.根据权利要求1所述的基于PID控制的稳定加湿控制方法，其特征在于：所述阈值F＝14，所述Kp的取值范围是10～14。

3.根据权利要求1所述的基于PID控制的稳定加湿控制方法，其特征在于：步骤101中，若判断出加湿系统为非运行状态，则先初始化V1值与V2值，即清除公式1)与公式2)中的积分值，再分别输出V_S＝0，V_W＝0给蒸汽加湿器和高压微雾加湿器。

4.根据权利要求1所述的基于PID控制的稳定加湿控制方法，其特征在于：所述加湿系统中的高压微雾加湿器总共设有7阶分级阀，其中，一阶分级阀的开度域大于0并且小于等于14，并且下一阶分级阀的开度域是上一阶分级阀开度域的两倍。

5.根据权利要求1所述的基于PID控制的稳定加湿控制方法，其特征在于：所述加湿系统还包括表冷除湿阀，在步骤107中，当V2<0时，由核心控制器控制表冷除湿阀进行除湿。