CN109059206A

CN109059206A - 空调器电机转速的控制方法

Info

Publication number: CN109059206A
Application number: CN201810613631.9A
Authority: CN
Inventors: 岳元龙; 尹发展; 陈建兵
Original assignee: Hisense Shandong Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Hisense Shandong Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2018-12-21

Abstract

本发明提出一种空调器电机转速的控制方法，该空调器电机转速的控制方法包括以下步骤：S0：通过输入室内温度与设定温度的差值，通过模糊计算输出风机转速U；S1：通过输入室内温度，通过模糊计算输出修正系数K；S2：根据风机转速U与修正系数K，计算得到最终风机转速S，其中S＝U*K。该发明通过直流风扇电机模糊控制算法，实现了直流电机调速的智能化，使风扇电机能够根据环境变化平滑无级调速，避免了每次通过EEPROM更改转速和转速跳变引起的能量浪费。

Description

空调器电机转速的控制方法

技术领域

本发明属于空调器领域，尤其涉及一种空调器电机转速的控制方法。

背景技术

目前，空调室内机安装在居住环境内，空调室内机的所有运作都将直接影响人们的生活环境，尤其是噪音和风量。空调室内机产生的噪音一般与机器的结构和零部件本身的固有性质相关，而空调吹出的风的大小则可人为控制。有的空调吹出的风速大、距离远，有的空调吹出的风速小、距离近，风量和风速的突变都会影响舒适性，而衡量空调性能的一个判定标准就是人的主观体验。

中国发明专利CN103175285B中公开了一种空调室外风机的控制电路、控制方法及空调器，该，应用于制冷模式下室外风机的控制，所述空调的室外风机控制方法包括以下步骤：A0、空调室外风机在启动时，以预设转速运行一预设时间T1，其取值范围为5-60秒；所述预设转速为偏近最高档的转速或者最高档转速；A.在空调器室外风机运转时检测室外环境温度值TempX；B.根据室外环境温度值TempX确定室外风机转速的调节区间，输出控制指令确定室外风机在调节区间中的初始档位值N1，并控制室外风机按N1档位的对应转速运行，所述调节区间内的档位值有多个，该初始档位值N1位于对应的调节区间内的中间档位值或偏近中间档位；C.在空调器室外风机运转时检测室外冷凝器盘管温度值TempY，将检测到的室外冷凝器盘管温度值TempY与预设的参考温度Temp1和Temp2进行比较，在调节区间内调整室外风机的转速档位以获得调整档位值N2:当Temp1≤TempY≤Temp2时，对室外风机转速档位不做调整；当TempY<Temp1时，对室外风机档位降低一档，如果已经达到调节区间内的最低档位值，则不再调整；当TempY>Temp2时，对室外风机档位上升一档，如果已经达到调节区间内的最高档位值，则不再调整；D.根据转速调整档位值N2控制室外风机按对应转速运行。

上述现有技术中，虽然可通过环境温度调节风机转速，但是其采用环境温度对电机转速分档控制，控制较为粗糙。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种空调器电机转速的控制方法，该发明通过直流风扇电机模糊控制算法，实现了直流电机调速的智能化，使风扇电机能够根据环境变化平滑无级调速，避免了每次通过EEPROM更改转速和转速跳变引起的能量浪费。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种空调器电机转速的控制方法，包括以下步骤：

S0：通过输入室内温度与设定温度的差值，通过模糊计算输出风机转速U；

S1：通过输入室内温度，通过模糊计算输出修正系数K；

S2：根据风机转速U与修正系数K，计算得到最终风机转速S，其中S＝U*K。

作为本发明的进一步优化，在步骤S0中，具体为：计算室内温度与运行设定温度差值；将温度差值模糊化作为模糊输入量，根据预设模糊隶属度函数，经过模糊计算得到模糊隶属度F；根据预设模糊隶属度函数，将模糊输出隶属度F反模糊化，根据预设经验公式与风机的基准转速S，计算得出输出风机转速U。

作为本发明的进一步优化，在步骤S1中，具体为：将室内温度作为模糊输入量，根据预设模糊隶属度函数，经过模糊计算得到温度模糊输出隶属度f，根据经验公式与温度模糊输出隶属度f，计算得出修正系数K。

作为本发明的进一步优化，在步骤S0中，模糊输出隶属度F为根据最大隶属度函数法计算得出，具体为F＝max{F1,F2,F3,F4…Fi}，其中i>1。

作为本发明的进一步优化，在步骤S0中，温度模糊输出隶属度f为根据最大隶属度函数法计算得出，具体为f＝max{f1,f2,f3,f4…fj}，其中j>1。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：本发明空调器电机转速的控制方法，其利用室内环境温度和设定温度的差值，进一步借助模糊控制方法进行风机转速调节，最后利用环境温度补偿对风机转速微调，实现了直流电机调速的智能化，使风扇电机能够根据环境变化平滑无级调速，避免了每次通过EEPROM更改转速和转速跳变引起的能量浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明中模糊隶属度与温度差之间的关系示意图；

图2为本发明中温度隶属度与室内温度之间的关系示意图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

本发明提供了一种空调器电机转速的控制方法，该该空调器电机转速的控制方法包括以下步骤：

S0：通过输入室内温度与设定温度的差值ΔT，通过模糊计算输出风机转速U；在该步骤中，具体为：计算室内温度与运行设定温度差值；将温度差值模糊化作为模糊输入量，根据预设模糊隶属度函数，经过模糊计算得到模糊隶属度F；根据预设模糊隶属度函数，将输出的模糊隶属度F反模糊化，根据预设经验公式与风机的基准转速S，计算得出输出风机转速U。其中，模糊输出隶属度F为根据最大隶属度函数法计算得出，具体为F＝max{F1,F2,F3,F4…Fi}，其中i>1。

S1：通过输入室内温度，通过模糊计算输出修正系数K；在该步骤中，具体为：将室内温度作为模糊输入量，根据预设模糊隶属度函数，经过模糊计算得到温度隶属度f，根据经验公式与输出的温度隶属度f，计算得出修正系数K。其中，温度模糊输出隶属度f为根据最大隶属度函数法计算得出，具体为f＝max{f1,f2,f3,f4…fj}，其中j>1。

S2：根据风机转速U与修正系数K，计算风机转速S，其中S＝U*K。

通过上述技术方案，本发明空调器电机转速的控制方法，利用室内环境温度和设定温度的差值，进一步借助模糊控制方法进行风机转速调节，最后利用环境温度补偿对风机转速微调，实现了直流电机调速的智能化，使风扇电机能够根据环境变化平滑无级调速，避免了每次通过EEPROM更改转速和转速跳变引起的能量浪费。

进一步对上述方法详细举例如下：

首先，通过设定温度与室内温度差值转速调节模糊控制器：

使用设定温度与室内温度差值进行风扇电机转速模糊控制，将温度差值作为输入信息输入到模糊推理机进行模糊计算，得到模糊控制策略，将模糊控制策略反模糊化得到风扇电机转速。在模糊控制中，本方案对模糊控制器采用曼丹尼模糊控制器，其控制规则如下：

then μ is U¹

then μ is U²

…

then μ is Uⁿ

其中，x₁,x₂,...,x_p是模糊控制器的输入变量，其论域为X₁,X₂,…,X_P。i＝1,2,...,p,j＝1,2,...,n是输入变量x_i的模糊集合；μ是输出变量，其论域为U。

以空调制冷运行为例，假设空调器设定温度为T_set，室内温度为T_room，温度差为ΔT＝T_set-T_room。根据曼丹尼模糊控制器原理，设定如下表所示的控制规则：

即：

①如果温度差为ΔT₁“最大”时，模糊隶属度为F1，输出转速为U1；

②如果温度差为ΔT₂“较大”时，模糊隶属度为F2，输出转速为U2；

③如果温度差为ΔT₃“大”时，模糊隶属度为F3，输出转速为U3；

④如果温度差为ΔT₄“中上”时，模糊隶属度为F4，输出转速为U4；

⑤如果温度差为ΔT₅“中”时，模糊隶属度为F5，输出转速为U5；

⑥如果温度差为ΔT₆“中下”时，模糊隶属度为F6，输出转速为U6；

⑦如果温度差为ΔT₇“小”时，模糊隶属度为F7，输出转速为U7；

⑧如果温度差为ΔT₈“较小”时，模糊隶属度为F8，输出转速为U8；

⑨如果温度差为ΔT₉“最小”时，模糊隶属度为F9，输出转速为U9；

其中，U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9为分别与基准转速S1和F1、S2和F2、S3和F3、S4和F4、S5和F5、S6和F6、S7和F7、S8和F8、S9和F9相关的经验函数，该经验函数的设定为根据不同经验值的赋值，没有统一标准。

上述中，当模糊输入量输入推理机后，经推理机的推理输出模糊控制集合，由于模糊控制集合是多条推理规则的结论的综合，所以大多时候其隶属度函数都是不规则的分段函数。而反模糊化即清晰化的目的就是把得到的不规则的分段函数等效为一个准确的输出值。同时由于本系统为单输入单输出系统(输入温度差，输出转速)，故输出模糊隶属度函数可直接采用输入隶属度函数推理。根据最大隶属度函数法，选择输入隶属度函数最大的温度差作为转速输出计算的基准，即输出转速由MAX{F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8,F9}决定。

根据空调控制逻辑，设定：

ΔT₁＝4℃时，温度差为“最大”的隶属度为1；

ΔT₂＝3.5℃时，温度差为“较大”的隶属度为1；

ΔT₃＝3℃时，温度差为“大”的隶属度为1；

ΔT₄＝2.5℃时，温度差为“中上”的隶属度为1；

ΔT₅＝2℃时，温度差为“中”的隶属度为1；

ΔT₆＝1.5℃时，温度差为“中下”的隶属度为1；

ΔT₇＝1℃时，温度差为“小”的隶属度为1；

ΔT₈＝0.5℃时，温度差为“较小”的隶属度为1；

ΔT₉＝0℃时，温度差为“最小”的隶属度为1；

于是输入的温度差与模糊隶属度之间的关系可为图1中坐标轴形式展示。

其次，利用反模糊方式对房间温度转速修正：

当前空调器制冷设定温度范围为16℃～30℃或18℃～32℃，当房间温度小于16℃时空调器不能进行制冷运行，因此，采用房间温度修正风机转速的温度区间下限为16℃。由空调制冷原理可知，当房间温度越高时要求空调器的换热效率越高，风扇电机的转速也应该越高。将房间温度分为低温、中温、高温、超高温四个温度区间。该低温、中文、高温、超高温四个温度区间的具体温度值根据不同地域等设定，在此不做统一。根据曼丹尼模糊控制器原理设定如下转速修正系数的逻辑规则。

情况	房间温度描述	模糊隶属度	修正系数
				①	低温	f1	K1
②	中温	f2	K2
				③	高温	f3	K3
④	超高温	f4	K4

上述中，设定房间温度小于18℃时低温隶属度为1；房间温度24℃时中温隶属度为1；房间温度30℃时高温隶属度为1；房间温度大于36℃时超高温隶属度为1。则温度隶属度与房间温度的隶属度关系可如图2所示。

同时，上述中，修正系数K1～K4为与房间隶属度f1～f4之间也为根据经验值设定的经验函数。

最后，通过上述温差对转速的设定，房间温度对设定转速的修正，最终的风扇电机转速输出为：

S＝Km*Un

其中，S为实际输出速度，Km为房间温度修正系数，Un为根据温差计算得到的设定转速，m＝1,2,3,4，n＝1,2,3,4,5,6,7,8。

通过本发明的上述控制方法，用设定温度和室内环境温度建立了模糊隶属度关系，经过反模糊化得到隶属度与实际风机转速的对应关系，得到实际转速，易于理解，应用简便；应用室内环境温度对采用模糊控制器得到的风机转速进行修正，控制效果更优。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种空调器电机转速的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S0：通过输入室内温度与设定温度的差值ΔT，通过模糊计算输出风机转速U；

S1：通过输入室内温度，通过模糊计算输出修正系数K；

2.根据权利要求1所述空调器电机转速的控制方法，其特征在于：在步骤S0中，具体为：计算室内温度与运行设定温度差值ΔT；将温度差值ΔT模糊化作为模糊输入量，根据预设模糊隶属度函数，经过模糊计算得到模糊隶属度F；根据预设模糊隶属度函数，将模糊输出隶属度F反模糊化，根据预设经验公式与风机的基准转速S，计算得出输出风机转速U。

3.根据权利要求1或2所述空调器电机转速的控制方法，其特征在于：在步骤S1中，具体为：将室内温度作为模糊输入量，根据预设模糊隶属度函数，经过模糊计算得到温度模糊输出隶属度f，根据经验公式与温度模糊输出隶属度f，计算得出修正系数K。

4.根据权利要求2所述空调器电机转速的控制方法，其特征在于：在步骤S0中，模糊输出隶属度F为根据最大隶属度函数法计算得出，具体为F＝max{F1,F2,F3,F4…Fi}，其中i>1。

5.根据权利要求3所述空调器电机转速的控制方法，其特征在于：在步骤S0中，温度模糊输出隶属度f为根据最大隶属度函数法计算得出，具体为f＝max{f1,f2,f3,f4…fj}，其中j>1。