CN109114819A - 一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法 - Google Patents

一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法 Download PDF

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王心亮
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
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    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
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Abstract

本发明公开一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将燃气热水器恒温工作状态下的：设置温度与进水温度的差值、环境温度、燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数自动关联形成数据结构，并存储在数据库中；2)当下次启动燃气热水器时，判断数据库中是否有与当前设置温度与进水温度的差值、当前环境温度都匹配的数据结构；如果有，则使用数据库中与之关联的燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数直接进行恒温控制；如果没有，则通过闭环控制方式进行恒温控制，并在恒温达到热平衡后执行步骤1)。本发明在下次启动燃气热水器时，能快速确定整机参数，有效避免闭环控制升温速度慢、恒温耗时长的缺陷。

Description

一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法
技术领域
本发明涉及燃气热水器恒温控制技术领域，尤其涉及一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法。
背景技术
在快速式燃气热水器中，恒温控制是一个有技术难度、令人困扰的问题。系统非线性及参数的离散性给燃气热水器的快速恒温控制带来了极大的困难，采用传统的数学模型控制方法难以解决问题，采用PID模糊控制等智能控制方法也不易解决。行业内诸多企业为此付出了大量的努力，但效果并不明显。
观察用户使用燃气热水器的特点，在一个季节气温相对稳定不变的时期，用户设置的目标设定温度也相对不变。然而在不同季节转换期间，气温变化非常大，用户的目标使用设定温度也随之变化。但控制系统随着用户目标设定温度变化的同时，燃气比例阀开度及风机风量数据并未记录保存，现有均以点火风量和气量进行点火，点火成功后根据实际设定温度，通过PID控制系统方法或数学模型控制方法缓慢增加至目标温度所需耗气量和风量。该过程需要15s至20s左右时间，使大量未完全加热的冷水或温水继续流入热水管路，给用户带来极不舒适的体验且该段水因未达到洗浴温度要求被浪费掉。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种出热水速度快的燃气快速热水器自学习智能恒温方法。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将燃气热水器恒温工作状态下的：设置温度与进水温度的差值、环境温度、燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数自动关联形成数据结构，并存储在数据库中。
2)当下次启动燃气热水器时，判断数据库中是否有与当前设置温度与进水温度的差值、当前环境温度都匹配的数据结构；如果有，则使用数据库中与之关联的燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数直接进行恒温控制；如果没有，则通过闭环控制方式进行恒温控制，并在恒温达到热平衡后执行步骤1)。
作为上述方案的进一步说明，判断数据库中是否有与当前设置温度与进水温度的差值、当前环境温度都匹配的数据结构时，允许有一定的误差，只要在误差范围内，就判断匹配成功。
作为上述方案的进一步说明，所述误差为±1℃。
作为上述方案的进一步说明，匹配成功后，使用数据库中与之关联的燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数直接进行恒温控制时，继续通过闭环控制方式微调燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数，并将微调后的燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数更新存储到数据库中。
作为上述方案的进一步说明，多个数据结构在数据库中形成队列，最新存储的数据结构自动排到队尾，当数据库存满后，位于队首的数据结构自动溢出。
作为上述方案的进一步说明，所述闭环控制方式为PID控制方式。
作为上述方案的进一步说明，所述数据库硬件为EEPROM。
作为上述方案的进一步说明，若超出阈值时间，燃气热水器一直进入不了恒温工作状态，则不进行数据结构的存储。
本发明的有益效果是：
一、通过将设置温度与进水温度的差值、环境温度、燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数关联，方便在下次启动燃气热水器时，根据设置温度与进水温度的差值及环境温度以特定的燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数进行直接启动，能快速确定整机参数，达到快速准确的恒温效果，有效避免闭环控制升温速度慢、恒温耗时长的缺陷。
二、具有非常明显的自学习功能，它最初依靠原有的PID恒温控制，边工作边学习，逐步积累经验后以经验数据来工作，方便、智能。
附图说明
图1所示为EEPROM的数据结构存储示意图。
图2所示为本发明提供的燃气热水器自学习智能恒温控制方法。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种自学习智能恒温控制方法，根据用户行为习惯结合天气温度差异，自动学习快速设定温度、气量及风量，快速恒定温度，缩短计算及模糊控制的时间。具体原理如下：
1)将用户第一次通过按键操作设置的温度与进水温度差Tx，当前的环境温度tx，以及与之相对应的通过燃气热水器第一次自动恒温达到热平衡后的驱动比例阀参数VPWMx及风机驱动参数MPWMx，在EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory)中以一定的数据结构方式记录。比如<Tx，tx，VPWMx，MPWMx>按照时间队列的方式记忆起来，作为燃气热水器工作的“经验库”(数据库)，用户使用时间越长则燃气热水器工作经验库(数据库)记录越完善。按照时间先后顺序排列存储数据结构，如图1所示。
2)下次启动燃气热水器工作时，根据用户设置温度与进水温度差TK，当时的环境温度tk，首先在数据库中查找是否有与TK相近或最接近(距离≤1℃)的Tx数值，然后在筛选出来的结果里一一匹配并找出接近的环境温度tx，若查询结果成立，则系统从EEPROM中取出与设置温度与进水温度TX及环境温度tx下的相匹配的比例阀参数VPWMx及风机驱动参数MPWMx，优先使用数据库中的风量及气量控制器调节参数，直接执行恒温控制。若查询结果不成立，则作为新数据处理，取出通过PID控制方式自动恒温达到热平衡后的驱动比例阀参数VPWMx及风机驱动参数MPWMx，存入EEPROM的队尾进行保存。当然，在进行数据结构匹配时，也可以先匹配环境温度tk，然后在匹配用户设置温度与进水温度差TK，不限于本实施例。
在直接执行恒温控制时，若水压、气压等外在因素有所细微变化可能会给恒温带来一些波动，则再通过一定的闭环控制工作方式，比如PID控制进行一点微调。微调过后的参数刷新原有比例阀参数VPWMx及风机驱动参数MPWMx，也就是说系统始终将新数据代替旧数据，而且存储的位置移动到对尾，以便下一次开机直接调用上一次的数据。若系统一直进入不了恒温热平衡状态，实际出水温度与用户设定温度存在较大差距，此时数据作废处理。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims (8)

1.一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将燃气热水器恒温工作状态下的：设置温度与进水温度的差值、环境温度、燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数自动关联形成数据结构，并存储在数据库中；
2)当下次启动燃气热水器时，判断数据库中是否有与当前设置温度与进水温度的差值、当前环境温度都匹配的数据结构；如果有，则使用数据库中与之关联的燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数直接进行恒温控制；如果没有，则通过闭环控制方式进行恒温控制，并在恒温达到热平衡后执行步骤1)。
2.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法，其特征在于，判断数据库中是否有与当前设置温度与进水温度的差值、当前环境温度都匹配的数据结构时，允许有一定的误差，只要在误差范围内，就判断匹配成功。
3.根据权利要求2所述的一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法，其特征在于，所述误差为±1℃。
4.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法，其特征在于，匹配成功后，使用数据库中与之关联的燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数直接进行恒温控制时，继续通过闭环控制方式微调燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数，并将微调后的燃气比例阀驱动参数和风机驱动参数更新存储到数据库中。
5.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法，其特征在于，多个数据结构在数据库中形成队列，最新存储的数据结构自动排到队尾，当数据库存满后，位于队首的数据结构自动溢出。
6.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法，其特征在于，所述闭环控制方式为PID控制方式。
7.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法，其特征在于，所述数据库硬件为EEPROM。
8.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自学习智能恒温控制方法，其特征在于，若超出阈值时间，燃气热水器一直进入不了恒温工作状态，则不进行数据结构的存储。
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