CN110701743A - 空调器的加热控制方法及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调器的加热控制方法及其空调器，其中空调器的加热控制方法包括以下步骤：获取室内不同位置的环境温度，并根据所述环境温度得到室内平均温度；当所述室内平均温度小于设定温度，且所述室内平均温度与所述设定温度的温度差小于等于设定值，获取对应所述温度差的加热控制信号；根据所述加热控制信号调节空调器的输出温度。通过采集不同位置环境温度而得到室内平均温度，能够降低室内环境温度分布不均匀的影响，通过对空调器的输出温度进行调节，使室内环境温度能够准确达到设定温度位置，实现控温效果，加热控温精确度较高，避免出现忽冷忽热的问题，提高用户使用舒适度，也有利于降低能耗。

Description

空调器的加热控制方法及空调器

技术领域

本发明涉及电器技术领域，特别涉及一种空调器的加热控制方法、空调器的控制装置、空调器及计算机可读存储介质。

背景技术

目前空调器在制热模式下通过启动电加热器进行加热，利用风机将热量送到室内，使室内温度升高达到制热效果。现有的空调器通常是通过检测室内温度是否达到设定温度值来控制加热的开启和停止，当室内温度低于设定温度时，空调器持续加热，直至室内温度达到设定温度才停止加热。由于室内空间的环境温度分布不均匀，如空调器前方区域的温度往往会比侧方区域的温度要高，因此会导致空调器所检测到的室内温度不准确，从而降低空调器控温的精准度，容易出现室内环境温度高于或低于设定温度，导致室内环境忽冷忽热，降低舒适度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种空调器的加热控制方法，能够有效提高加热控温的精准度，带来更好的使用舒适度。

本发明还提出一种执行上述空调器的加热控制方法的空调器的控制装置、空调器及计算机可读存储介质。

根据本发明的第一方面实施例的空调器的加热控制方法，包括以下步骤：

获取室内不同位置的环境温度，并根据所述环境温度得到室内平均温度；

当所述室内平均温度小于设定温度，且所述室内平均温度与所述设定温度的温度差小于等于设定值，获取对应所述温度差的加热控制信号；

根据所述加热控制信号调节空调器的输出温度。

本发明实施例的空调器的加热控制方法，至少具有如下有益效果：

通过获取室内不同位置的环境温度，并根据环境温度得到室内平均温度，即采集不少于一个位置的环境温度，能够准确测出室内平均温度，这样有效降低室内环境温度分布不均匀的影响，利用室内平均温度与设定温度进行比较，满足室内平均温度小于设定温度，且室内平均温度与设定温度的温度差小于等于设定值时，通过获取对应温度差的加热控制信号，然后利用该加热控制信号对空调器的输出温度进行调节，使室内平均温度能够准确达到设定温度位置，实现精准控温，避免出现忽冷忽热的问题，提高用户使用舒适度，也有利于减少空调器的输出功率，降低能耗，适用于控制空调器的制热模式。

根据本发明的一些实施例，当所述室内平均温度小于设定温度，且所述室内平均温度与所述设定温度的温度差大于设定值，保持空调器以当前工作参数运行。

根据本发明的一些实施例，当所述室内平均温度大于等于设定温度，控制空调器停止加热。

根据本发明的一些实施例，所述获取对应所述温度差的加热控制信号，包括：

对所述温度差执行PID算法得到加热控制信号，所述加热控制信号为PWM控制信号。

根据本发明的一些实施例，所述空调器包括可转动的温度传感器，所述获取室内不同位置的环境温度，包括：

驱动空调器中的温度传感器转动，采集室内多个方位的环境温度。

根据本发明的一些实施例，所述方位至少包括空调器的出风口的前方区域。

根据本发明的一些实施例，所述根据所述环境温度算出室内平均温度，包括：

采用算术平均值算法或加权平均值算法得到室内平均温度。

根据本发明的第二方面实施例的空调器的控制装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的空调的控制程序，所述处理器执行所述空调的控制程序以实现上述的空调器的加热控制方法。

本发明实施例的空调器的控制装置，至少具有如下有益效果：

通过处理器执行存储器上的空调的控制程序，获取室内不同位置的环境温度，并根据环境温度得到室内平均温度，即采集不少于一个位置的环境温度，能够准确测出室内平均温度，这样有效降低室内环境温度分布不均匀的影响，利用室内平均温度与设定温度进行比较，满足室内平均温度小于设定温度，且室内平均温度与设定温度的温度差小于等于设定值时，通过获取对应温度差的加热控制信号，然后利用该加热控制信号对空调器的输出温度进行调节，使室内平均温度能够准确达到设定温度位置，实现精准控温，避免出现忽冷忽热的问题，提高用户使用舒适度，也有利于减少空调器的输出功率，降低能耗，适用于控制空调器的制热模式。

根据本发明的第三方面实施例的空调器，包括有电加热器、可转动的温度传感器和如上述的空调器的控制装置，所述电加热器和所述温度传感器分别与所述空调器的控制装置连接。

本发明实施例的空调器，至少具有如下有益效果：

空调器的控制装置通过利用可转动的温度传感器获取室内不同位置的环境温度，即采集不少于一个位置的环境温度，能够准确测出室内平均温度，这样有效降低室内环境温度分布不均匀的影响，利用室内平均温度与设定温度进行比较，满足室内平均温度小于设定温度，且室内平均温度与设定温度的温度差小于等于设定值时，通过获取对应温度差的加热控制信号，然后利用该加热控制信号对空调器的电加热器进行控制，使室内平均温度能够准确达到设定温度位置，实现精准控温，避免出现忽冷忽热的问题，提高用户使用舒适度，也有利于减少空调器的输出功率，降低能耗。

根据本发明的第四方面实施例的计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理执行上述的空调器的加热控制方法。

本发明实施例的计算机可读存储介质，至少具有如下有益效果：

通过执行计算机程序，以获取室内不同位置的环境温度，并根据环境温度得到室内平均温度，即采集不少于一个位置的环境温度，能够准确测出室内平均温度，这样有效降低室内环境温度分布不均匀的影响，利用室内平均温度与设定温度进行比较，满足室内平均温度小于设定温度，且室内平均温度与设定温度的温度差小于等于设定值时，通过获取对应温度差的加热控制信号，然后利用该加热控制信号对空调器的输出温度进行调节，使室内平均温度能够准确达到设定温度位置，实现精准控温，避免出现忽冷忽热的问题，提高用户使用舒适度，也有利于减少空调器的输出功率，降低能耗，适用于控制空调器的制热模式。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的空调器的加热控制方法的流程图；

图2是本发明另一实施例的空调器的加热控制方法的流程图；

图3是本发明一实施例的空调器的加热控制方法中根据温度差判断是否满足预设条件步骤流程图；

图4是本发明另一实施例的空调器的加热控制方法中根据温度差判断是否满足预设条件步骤的流程图；

图5是本发明一实施例的空调器的加热控制方法中利用Ziegler-Nichols方法参数整定的公式表格；

图6是本发明一实施例的空调器的加热控制方法中采用的驱动电路的电路原理图；

图7是本发明一实施例的空调器的加热控制方法中获取室内不同位置的环境温度的步骤的流程图；

图8是本发明一实施例中环境温度的采集位置与空调器的位置示意图；

图9是本发明一实施例的空调器的控制装置的原理示意图。

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，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数。如果有描述到第一、第二、第三等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供针对空调器制热模式的加热控制方法，以及应用该加热控制方法的空调器，以实现提高控温的精准度，为用户带来更好的使用舒适度。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。

参照图1，本发明一实施例提供的加热控制方法，以柜式空调器在制热工作模式为例进行说明，空调器的加热控制方法包括但不限于以下步骤：

步骤S100，获取室内不同位置的环境温度，并根据环境温度得到室内平均温度；

步骤S200，当室内平均温度小于设定温度，且室内平均温度与设定温度的温度差小于等于设定值，获取对应温度差的加热控制信号；

步骤S300，根据加热控制信号调节空调器的输出温度。

为了获取环境温度，空调器利用温度传感器对环境温度进行采集。若采集位置的环境温度过低，空调器加热温度容易超过设定温度，若采集位置的环境温度过高，空调器加热温度容易低于设定温度，影响控温精度。本实施例中，通过获取室内不同位置的环境温度，然后将多个不同位置的环境温度取平均值得到室内平均温度，减少单一位置检测温度所造成的误差，有效降低室内环境温度分布不均匀的影响。

其中，获取室内不同位置的环境温度的方式有很多，例如在空调器上安装多个温度传感器，各个温度传感器朝向不同方位进行温度采集，这样得到不同位置的环境温度，如在空调器正面和两侧分别安装温度传感器，这样可以采集空调器正面方向或侧面方向的环境温度，安装方位可不限于空调器的吹风方向。当然，不限于将温度传感器安装在空调器上，可在房间不同位置，如窗边、天花板、墙壁或空调器的遥控器等，分布设置温度传感器，各温度传感器通过无线信号发送环境温度数据至空调器，这样也可实现采集室内不同位置的环境温度。容易理解的，温度采集位置越多，算出的室内平均温度越精确，有效解决室内环境温度分布不均匀的问题。

可以理解到的是，当室内平均温度低于设定温度时，空调器会加热直至室内平均温度达到设定温度。由于空调器在工作过程中，电加热器会持续发热以及风机会不断送出热风，因此在室内平均温度达到设定温度时，空调器仍会将热量送到室内，容易造成室内平均温度过高。因此，在本实施例中，在室内平均温度小于设定温度的情况下，将室内平均温度与设定温度对比得到温度差，在获取得到温度差后，利用温度差作为判断的条件，判断温度差是否满足预设条件。在室内平均温度接近设定温度时控制空调器调节输出温度，这样空调器加热能够使室内平均温度准确达到设定温度，避免出现加热输出温度过高或室内平均温度未达到设定温度即停止加热。

其中，温度差指的是室内平均温度与设定温度的差值，室内平均温度越准确，得到的温度差也越精确。当温度差满足设定值条件时，利用该温度差对空调器的输出温度进行调节控制，有利于提高控温的精准度。设定温度可理解为设定需要达到的室内温度，该设定温度可通过手动输入、语音设定、远程遥控设定或其它可方式进行设定，对于设定温度的获取方式在本发明中不做限制。

实施例中，预设条件为根据控制需求而设定的温度差与设定值的关系，温度差满足预设条件即表示温度差满足小于等于设定值，温度差不满足预设条件即表示温度差大于设定值。具体是，在室内平均温度低于设定温度的情况下，温度与设定温度的温度差小于等于设定值时，利用温度差获取与该温度差对应的加热控制信号，然后将得到的加热控制信号调节空调器的输出温度。容易想到，预设条件能够影响控制精度和效率，若设定值过大，如设定值为5，设定温度为26℃，则温度差需小于等于5，即室内平均温度达到21℃便能触发利用温度差获取相应的加热控制信号，进而对空调器的输出温度进行调节，减少加热输出功率，此时输出温度调节控制过早，会出现室内环境温度升温过慢的问题，难以达到设定温度，降低加热效率，控温效果也不佳，影响舒适度。相反，若设定值过小，如设定值为0.5，设定温度为26℃，则温度差需小于等于0.5，即室内平均温度达到25.5℃才控制利用温度差获取相应的加热控制信号，室内平均温度与设定温度偏差较小，此时调节输出温度效果不显著，会出现室内环境温度超过设定温度的问题，降低控温精度。

可以想到，针对不同使用环境或不同类型的空调器可选择不同的设定值，如房间面积较小，其加热升温较快且温度分布相对均匀，将预设条件设定为温度差小于等于3，即可实现较精准的控温，使室内环境温度能够升高并维持在设定温度位置。一般情况下，设定值的取值范围在1至3之间能够满足大多数空调器的控温精度要求。

参见图2，在一些实施例中，将室内平均温度设为Tp，设定温度为Ts，将预设条件设定为温度差小于等于2，即Tp-Ts≤2，加热控制方法的步骤包括但不限于如下：

步骤S100，获取室内不同位置的环境温度，并根据环境温度得到室内平均温度；

步骤S210，当Tp<Ts，且Tp-Ts≤2，获取对应温度差的加热控制信号；

步骤S300，根据加热控制信号调节空调器的输出温度。

该实施例将温度差满足预设条件设定为Tp-Ts≤2，若设定温度Ts＝26℃，则在室内平均温度达到24℃时执行利用温度差获取相应的加热控制信号，然后根据加热控制信号控制输出温度。实施例中，空调器的输出温度可理解为空调器中电加热器的加热温度，电加热器的加热温度可通过控制加热状态进行调节，其中电加热器的加热状态包括开启加热和停止加热。需要说明的是，通过相应的驱动电路实现控制电加热器的加热状态，从而达到调节输出温度的效果。容易理解到，加热控制信号可为脉冲控制信号，通过脉冲控制信号控制改变电加热器的加热时间，即可实现控制输出温度的目的。同时，空调器能够准确控制室内平均温度达到设定温度，避免温度过高，有利于降低能耗。本发明所描述的实施例主要以电加热器的开启加热和停止加热两种状态为例进行阐述。

在一些实施例中，温度差与加热控制信号的对应关系可通过建立表格方式记录，不同的温度差通过查表方式获取相应的加热控制信号。例如，通过查表获得对应的加热控制信号，实施例中，加热控制信号可为脉冲控制信号，根据该脉冲控制信号能够输出相应的占空比，根据占空比对空调器的电加热器进行控制。占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例，也可理解为电路被接通的时间占整个电路工作周期的百分比。因此，利用占空比控制电加热器的工作状态，即根据占空比控制电加热器的通电时间长短，称为占空比控制，以实现对电加热器进行精准、连续控制，达到精准控温效果。

例如，设定温度为26℃，室内平均温度为25℃，此时温度差为1，满足Tp-Ts≤2，根据该温度差通过查表得到的脉冲控制信号的占空比为20％，那么电加热器在一个工作周期内有20％的时间为通电工作，80％的时间为断电停止工作，这样，通过控制电加热器的工作时间以达到调节温度的目的，实现准确的控温，并能够减少加热时间，有利于降低能耗。

当然，实施例所示的数值对应关系仅是示例，本发明并不限于上述实施例中温度差与加热控制信号的对应值以及获取方式。实际中根据不同类型的空调器和空调器的匹数而设定，如柜式空调器和挂墙式空调器、匹数不同空调器等的温度差与加热控制信号的对应关系均不一致，实现精准控温，满足产品对控温精准度的要求。

参见图3，在一些实施例中，提供如图2所示实施例中的步骤S210的另一示例的流程步骤，具体步骤包括但不限于如下：

步骤S220，在Tp<Ts的情况下，若Tp-Ts≤2，获取对应温度差的加热控制信号，并执行步骤S300；

若Tp-Ts>2，保持空调器以当前工作参数运行；

步骤S300，根据加热控制信号调节空调器的输出温度。

其中，当前工作参数可理解为空调器当前设定的运行参数，该运行参数包括设定温度、风速、加热时间等，那么在温度差没有达到小于等于2时，空调器会按照当前设定的运行参数进行持续加热，例如，设定温度为26℃，在室内平均温度为23℃时，温度差尚未达到预设条件，空调器继续加热直至室内平均温度达到24℃；当室内平均温度达到24℃，利用温度差得到与之对应的加热控制信号，并根据加热控制信号调节空调器的输出温度，通过调节使室内平均温度能够准确达到26℃，从而实现精准控温。当然，当前工作参数不限于实施例所示，设定温度也不限于实施例所示的26℃。

可以理解到，对空调器的输出温度进行调节使室内平均温度达到并维持在设定温度，为保持室内热量能够平衡，空调器会不断获取室内环境温度以确认温度差是否满足预设条件，即还可包括返回执行条件判断的步骤，具体步骤包括但不限于如下：

步骤S220，在Tp<Ts时，若Tp-Ts≤2，获取对应温度差的加热控制信号，并执行步骤S300；

若Tp-Ts>2，保持空调器以当前工作参数运行；

步骤S300，根据加热控制信号调节空调器的输出温度；

步骤S400，获取下一时刻的室内平均温度，返回执行步骤S220。

其中，室内环境温度的采样间隔为一个时间周期，可理解为，当前时刻的室内平均温度为当前采样时刻测得的室内平均温度，下一时刻的室内平均温度为下一采样时刻测得的室内平均温度。那么，当前时刻温度差理解为当前采样时刻测得的温度差，上一时刻温度差理解为上一采样时刻测得的温度差，下一时刻温度差理解为下一采样时刻测得的温度差。

在室内平均温度大于等于设定温度的情况下，即Tp≥Ts时，空调器停止加热，可理解为，加热至室内平均温度达到设定温度时，空调器停止加热，当然，空调器并非完全停止工作，此时空调器仍不断获取室内平均温度并进行比较，随着时间的流逝，室内环境温度会逐渐降低，当Tp<Ts时，继续执行上述步骤S220至S400，实现持续的控温。

在一些实施例中，提供如上述实施例中的步骤S400的进一步细化流程步骤，具体包括：

步骤S410，获取下一时刻室内平均温度，若Tp<Ts，返回执行步骤S220；

若Tp≥Ts，控制空调器停止加热。

在一些实施例中，采用的电加热器为PTC(正温度系数热敏电阻)加热器，需要调节空调器的输出温度时，通过控制PTC加热器的工作状态达到调节输出温度的目的。当Tp≥Ts时，空调器停止加热，即PTC加热器停止工作。PTC加热器有热阻小、换热效率高及恒温发热的优点，适用于空调器制热，使温控调节更高效，控温更准确。PTC加热器安装在空调器内部，PTC加热器通电产生的热量，经风机产生热风并吹送到室内环境中，使室内环境升温，达到空调制热效果。实施例也可以采用其它加热器替代，如电发热管或电加热丝。

在一些实施例中，获取脉冲控制信号的过程基于PID(比例积分微分)控制技术实现，根据温度差进行PID控制，将温度差作为PID算法的输入参数，通过计算得到PWM(脉冲宽度调制)脉冲控制信号，然后根据PWM控制信号控制PTC加热器的工作状态。

在一些实施例中，在满足Tp-Ts≤2时，执行PID控制对输出温度进行调节，具体的，提供如图2所示实施例中的步骤S210至S300的具体示例，包括但不限于如下步骤：

步骤S210，在Tp<Ts的情况下，若Tp-Ts≤2，根据温度差执行PID算法得到PWM控制信号；

步骤S310，根据PWM控制信号控制PTC加热器的工作状态；

步骤S400，获取下一时刻的室内平均温度，返回执行步骤S210。

在一些实施例中，提供如图3所示实施例中的步骤S220至S300的具体示例，包括但不限于如下步骤：

步骤S220，在Tp<Ts的情况下，若Tp-Ts≤2，根据温度差执行PID算法得到PWM控制信号，并执行步骤S310；

若Tp-Ts>2，保持空调器以当前工作参数运行；

步骤S310，根据PWM控制信号控制PTC加热器的工作状态；

步骤S400，获取下一时刻的室内平均温度，返回执行步骤S220。

参见图4，在一些实施例中，提供如上述实施例中的步骤S220至S410的具体示例，包括但不限于如下步骤：

步骤S220，在Tp<Ts时，若Tp-Ts≤2，根据温度差执行PID算法得到PWM控制信号，并执行步骤S310；

若Tp-Ts>2，保持空调器以当前工作参数运行；

步骤S310，根据PWM控制信号控制PTC加热器的工作状态；

步骤S410，获取下一时刻室内平均温度，若Tp<Ts，返回执行步骤S220；

若Tp≥Ts，控制空调器停止加热。

采用的PID控制分为比例(P)、积分(I)、微分(D)控制，PID控制的基本原理是，PID控制基础是比例控制，积分控制可消除稳态偏差，但可能增加超调；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势，PID控制又称为PID调节。PID控制中的偏差可理解为温差，在实施例中所指的是室内平均温度与设定温度的偏差。

其中，比例控制是PID控制的输出与输入偏差信号成比例关系，当仅有比例控制时系统输出存在稳态偏差。

在积分控制中，积分作用就是为了消除调节过程的偏差而设置的。由于空调器在调节过程中，在进入稳态(室内平均温度达到设定温度)后存在稳态偏差，为了消除稳态偏差，在PID控制中必须引入积分项，该积分项对偏差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便偏差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动PID控制的输出增大使稳态偏差进一步减小，直到等于零，也就是说积分总是起作用的，只有偏差不存在时，积分才会停止。因此，比例+积分的控制可以使空调器的制热调节在进入稳态后无稳态偏差。

在微分控制中，微分作用主要是用来克服被控对象的滞后。PID控制的输出与输入偏差信号的微分(即偏差的变化率)成正比关系，空调器在克服偏差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳，其原因是由于存在有较大惯性组件或有滞后组件，具有抑制偏差的作用，其变化总是落后于偏差的变化。解决的办法是使抑制偏差的作用的变化"超前"，即在偏差接近零时，抑制偏差的作用就应该是零。这就是说，PID控制中仅引入比例项往往是不够的，比例项的作用仅是放大偏差的幅值，而需要增加的是微分项，它能预测偏差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制偏差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。因此，比例+微分的控制能改善空调器在制热调节过程中的动态特性。可以理解为，PID控制在理论上就可以达到一个非常精确的控制效果，应用在空调的制热模式上可维持热量平衡，实现精确的温度控制，获得稳定的温度，同时能够降低功耗，减少超调，效果显著。

实施例采用PID算法步骤的执行是由PID控制器完成，PID控制器根据当前温度差和上一时刻温度差算出PWM控制信号的占空比。具体根据PID算法得到PWM控制信号的占空比，然后根据占空比控制PTC加热器的工作状态，实现对PTC加热器进行精准、连续控制，达到精准控温效果。例如，将当前温度差和上一时刻温度差作为输入值代入PID算法中，算得占空比为60％，那么PTC加热器在一个工作周期内有60％的时间为通电工作，40％的时间为断电停止工作。占空比是通过算法自动计算而得出，无需经过查表方式获取，计算准确度高，进一步提高控温精度。

可以理解为，根据温度差需满足预设条件才触发PID控制，结合PID控制的精度控温特点，能够实现空调器的高精确温度控制，获得稳定的温度，效果显著。实施例采用PID算法步骤的执行是由PID控制器完成，PID控制器根据当前温度差和上一时刻温度差算出占空比，具体根据PID算法算出占空比，然后根据占空比控制空调器中PTC加热器的工作状态，实现对PTC加热器进行精准、连续控制，达到精准控温效果。

具体的，采用的PID算法的算式为：

PWM控制信号的占空比＝比例系数*温度差+积分系数*温度差累积+微分系数*温度差变化量，利用数学公式可表示为D＝Kp*e(k)+Ki[e(1)+e(2)+…+e(k)]+Kd[e(k)-e(k-1)]，D为PWM控制信号的占空比，Kp*e(k)为比例系数*温度差，Ki[e(1)+e(2)+…+e(k)]为积分系数*温度差累积，Kd[e(k)-e(k-1)]为微分系数*温度差变化量。

该PID算法包括比例控制、积分控制和微分控制三部分，其中，公式中Kp*e(k)为比例控制部分，Kp为PID控制参数中的比例系数，e(k)为当前温度差，Kp*e(k)表示在比例控制中，比例控制体现出输出与当前温度差所成的比例关系。

公式中Ki[e(1)+e(2)+…+e(k)]为积分控制部分，也可以表示为Ki∑e(k)，∑为累加求和符号，Ki为PID控制参数中的积分系数，e(1)+e(2)+…+e(k)为历史各采样时刻温度差的累加求和值，可以看到积分项是一个历史偏差的累积值，如果仅用比例控制时，会出现达不到设定值或振荡的情况，在使用了积分项后就可以解决达不到设定值的偏差问题，具体到本发明的实施例中，在温度调节过程中存在偏差，输出始终达不到设定温度，这时积分项的温差累积值会越来越大，如上算式中所示的e(1)+e(2)+…+e(k)即是温度差的累积值，这个累积值乘上Ki后会在输出的比重中越占越多，使占空比越来越大，最终达到消除温差的目的。可知，如果仅用比例积分控制(PI)，其算式为D＝Kp*e(k)+Ki[e(1)+e(2)+…+e(k)]，也就是PI控制。

上述算式中的Kd[e(k)-e(k-1)为微分控制部分，e(k)为当前温度差，e(k-1)为上一时刻温度差，温度差变化量为当前温度差与上一时刻温度差的差值，Kd为PID控制参数中的微分系数。PID控制是在PI控制的基础上增加微分控制，微分控制主要用来解决温度调节的响应速度问题，微分控制体现出输出与输入偏差信号的微分(即偏差的变化率)成正比关系。因此，利用PID控制获得占空比，可以达到高精度的控制效果，减少超调现象，可维持热量平衡，实现精确的温度控制，非常适用于空调的制热控温，给用户带来很好的舒适度。

实施例中，PID控制参数中的比例系数、积分系数和微分系数由参数整定而生成，参数整定是根据被控对象的过程特性来确定比例系数、积分系数和微分系数大小。参数整定的方法较多，常见的工程整定方法有临界比例度法、衰减曲线法和经验法，此类参数整定方法属于已知技术。

在一实施例中，采用Ziegler-Nichols(齐格勒-尼科尔斯)方法(简称ZN方法)对PID控制进行参数整定，ZN方法分为两步：首先构建闭环控制回路，确定稳定极限；然后根据公式计算控制参数。利用ZN方法可以快速、精确的算出相应的各参数数值，然后只需进行微调便可得到理想的控制效果，提高PID控制的输出效率。

基于ZN方法对PID控制进行参数整定，执行PID算法得到PWM控制信号的步骤，包括但不限于如下：

步骤S221，调取PID算法，采用ZN方法对PID控制进行参数整定，参数整定包括比例系数、积分系数和微分系数；

步骤S222，将当前温度差和上一时刻温度差作为输入值代入以下算式：

D＝Kp*e(k)+Ki[e(1)+e(2)+…+e(k)]+Kd[e(k)-e(k-1)]；

算出PWM控制信号的占空比。

以具体示例进行说明，利用表格方式建立ZN方法的参数整定公式，图5所示为利用ZN方法参数整定的公式表格，表格中Ti表示控制系统的积分时间，Td表示控制系统的微分时间，Kp表示控制参数中的比例系数，Ki表示PID控制参数中的积分系数，Kd表示PID控制参数中的微分系数，Kc表示只采用比例环节控制条件下，控制系统的稳态误差尽量达到最小时的Kp值，Pc表示只采用比例环节控制条件下，控制系统的震荡周期，T表示PID控制采样计算周期。

其中，Kp、Ki和Kd为控制系统中被整定的参数，Kc的取值为离散值，经过实验测试得到Kc可取5、9和20，其中Kc＝5时稳态偏差最小。Pc与空调器机型和输出功率相关，如Pc＝180s对应的是1.5匹空调器，Pc＝120s对应的是大1匹空调器，PID控制采样计算周期T设为1s，当然，T小于1s也可满足整定要求，即采样周期更小，计算更频繁，但精确度更高。

以大1匹空调器为例，选择设定温度Ts＝26℃，并设置Tp-Ts≤2时，执行PID控制进行调节，取Kc＝5、Pc＝120s和T＝1s，根据图5的表格中公式，可得到：

积分时间Ti＝0.5Pc＝0.5*120s＝60s；

微分时间Td＝0.15*Pc＝0.15*120s＝18s；

比例系数Kp＝Kc*0.65＝5*0.65＝3.25；

积分系数Ki＝Kp*T/Ti＝3.25*1/60＝0.054；

微分系数Kd＝Kp*Td/T＝3.25*18/1＝58.5。

由此可得，PID算法的算式为：

D＝3.25*e(k)+0.054*[e(1)+e(2)+…+e(k)]+58.5*[e(k)-e(k-1)]；

室内平均温度达到24.3℃，上一时刻室内平均温度为23.8℃，当前温度差为1.7，上一时刻温度差为2.2，累积两项温度差，那么累积值为3.9，当前温度差与上一时刻温度差的差值为0.5，根据算式可知：

D＝3.25*1.7+0.054*3.9+58.5*0.5＝35；

那么根据该占空比控制PTC加热器在一个工作周期内有35％的时间为通电工作，65％的时间为断电停止工作。然后获取下一时刻的室内平均温度，判断是否满足Tp<Ts且Tp-Ts≤2，若满足则继续执行PID控制进行温度调节。

又如，以1.5匹空调器为例，选择设定温度为26℃，并设置Tp-Ts≤2才执行PID控制进行调节，取Kc＝5、Pc＝180s和T＝1s，根据图5的表格中公式，可得到：

积分时间Ti＝0.5Pc＝0.5*180s＝90s；

微分时间Td＝0.15*Pc＝0.15*180s＝27s；

比例系数Kp＝Kc*0.65＝5*0.65＝3.25；

积分系数Ki＝Kp*T/Ti＝3.25*1/90＝0.036；

微分系数Kd＝Kp*Td/T＝3.25*27/1＝88。

由此可得，PID算法的算式为：

D＝3.25*e(k)+0.036*[e(1)+e(2)+…+e(k)]+88*[e(k)-e(k-1)]；

当室内平均温度为25℃时，上一时刻采集温度为24.8℃，当前温度差为1，上一时刻温度差为1.2，累积有多项温度差，累积值为10.5，当前温度差与上一时刻温度差的差值为0.2，根据算式可知：

D＝3.25*1+0.036*10.5+88*0.2＝21.2；

那么根据该占空比控制PTC加热器在一个工作周期内有21.2％的时间为通电工作，78.8％的时间为断电停止工作，然后获取下一时刻的室内平均温度，判断是否满足Tp<Ts且Tp-Ts≤2，若满足则继续执行PID控制进行温度调节。这样，通过控制PTC加热器间断加热，直至室内平均温度达到设定温度，当室内平均温度大于等于设定温度时，PTC加热器停止工作，使平均温度准确维持在设定温度位置，使室内保持热量平衡，提高用户使用舒适度，也有利于降低功耗。

在一些实施例中，根据PWM控制信号的占空比控制PTC加热器的工作状态，该工作状态包括控制PTC加热器通电加热和断电停止工作两种状态，实现对PTC加热器进行精准、连续控制。其中，利用占空比控制PTC加热器的过程由驱动电路实现，采用的驱动电路包括驱动模块300和开关模块400，驱动模块300用于输出PWM驱动信号，驱动模块300根据PWM驱动信号控制PTC加热器按占空比运行。

参见图6，采用的开关模块400包括三极管Q1，三极管Q1通过滤波电路与继电器RY1连接，继电器RY1根据接收到的导通信号完成闭合动作后，通过PWM驱动信号控制三极管Q1断开或导通，对继电器RY1进行脉冲驱动控制，继电器RY1根据脉冲驱动控制PTC加热器的导通或断开通电，驱动PTC加热器工作的稳定性较高，从而实现控制PTC加热器按占空比运行。

具体电路原理如图6所示，三极管Q1的基极通过R1连接驱动模块300的输出端，三极管Q1的发射极通过滤波电路连接继电器RY1，其中滤波电路包括电感L1、二极管D1和电容C1，电感L1和电容C1串联后与二极管D1并联，继电器RY1输出连接PTC加热器。其中，滤波电路用于过滤脉冲驱动控制的电磁干扰，通过该驱动电路驱动PTC加热器，能够使PTC加热器快速响应并按占空比进入工作，控制准确度高，实现高效的温控。当然，实现PWM驱动信号控制PTC加热器按占空比运行的方法并不限于上述实施例所示的电路原理，例如三极管Q1、滤波电路和继电器RY1可通过IGBT模块替代，即驱动模块300通过IGBT模块控制PTC加热器的导通或断开。只要其以相同的手段实现根据PWM驱动信号控制PTC加热器按占空比运行的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

容易理解的是，空调器的制热模式是在接收到控制指令时开启的，实施例的控制指令可理解为进入制热模式的指令，控制指令包括对设定温度进行设定，该控制指令可通过手动输入、语音输入、远程遥控输入或其它可方式进行输入，但并不限于实施例中所示的控制指令的获取方式。因此，在一实施例中，在获取室内不同位置的环境温度的步骤之前，还包括有步骤S110，接收开启制热的控制指令。

在一些实施例，环境温度是采用温度传感器进行采集，由于单个温度传感器仅针对单个角度方向进行温度检测，为了能够采集室内不同位置的环境温度，在空调器上采用可转动的温度传感器对室内环境进行多角度温度检测，这样能够使采集环境温度更高效，如图7所示，上述实施例中步骤S100的细化流程步骤，包括但不限于以下：

步骤S110，接收开启制热的控制指令；

步骤S120，驱动温度传感器转动，采集室内多个不同方位的环境温度；

步骤S130，根据环境温度得到室内平均温度。

该实施例中，利用旋转驱动器驱动温度传感器旋转，温度传感器安装在空调器上。采用温度传感器为非接触式红外测温传感器200，非接触式红外测温传感器200可以实现在一定的面积范围内进行测温，即可以检测在一定角度范围内的环境温度。具体的，温度传感器在旋转过程中以转动轴线为中心向外进行温差检测，可设置温度传感器的采集时间间隔，这样每隔一时间采集一次环境温度，使温度传感器可对多个方位进行环境温度的采集，操作简单，能够快速获取不同方位的环境温度，提高控制的响应效率。

可以想到，旋转驱动器可驱动温度传感器进行间隔角度的转动，即温度传感器每转动一定角度便完成一次环境温度的检测，每次检测不同区域的环境温度，这样，转动多个不同角度便可采集不同方位的环境温度，也能够快速获取不同方位的环境温度。实施例采用的旋转驱动器由电机作为驱动动力，电机通过旋转机构带动温度传感器转动，也可将旋转机构与电机做成一体形成电动旋转机构，通过电动旋转机构驱动温度传感器旋转，当然，实现驱动温度传感器转动并不限于上述实施例所示的方式。

容易理解的是，环境温度在不同位置采集数据越多，算出的室内平均温度越精确，将得到的室内平均温度与设定温度进行比较，也将得到较准确的温度差，基于该温度差而实现的温控精度也更高，有效解决室内环境温度分布不均匀的问题。

考虑到空调器的有效测温范围为出风口的前方区域和侧方区域，其中，前方区域和侧方区域指的是以空调器主体为中心点向外呈扇形辐射的区域，侧方区域包括左侧方和右侧方区域。以挂墙式空调器为例，空调器通常背靠墙壁固定安装，空调器的后面位置的环境温度的参考意义不大，因此，以检测空调器出风口的前方区域和侧方区域的环境温度为示例进行说明。前方区域和侧方区域不限于水平方向、垂直方向、吹风方向或吹风盲区等，在非接触式红外测温传感器200所能检测的角度范围内均属于环境温度采集的范围。而且，非接触式红外测温传感器200的测温原理是辐射测温，可精确到在检测范围内的某一位置点的温差测量，因此，可容易想到，非接触式红外测温传感器200可靠近或远离空调器的位置进行环境温度采集，可采集同一角度范围内不同位置点的环境温度。

在一实施例中，获取室内不同位置的环境温度，并根据环境温度得到室内平均温度的步骤，包括但不限于以下：

步骤S110，接收开启制热的控制指令；

步骤S121，驱动温度传感器转动，采集空调器出风口的前方、左侧方和右侧方区域的环境温度；

步骤S130，根据环境温度得到室内平均温度。

温度传感器采集环境温度的区域为前方区域和侧方区域，旋转驱动器驱动温度传感器旋转过程中，使温度传感器仅采集前方区域、左侧方区域和右侧方区域的环境温度。当然也可以是，驱动器驱动温度传感器仅在前方和左右侧方的角度范围内转动。

由于空调器出风口的前方区域属于温度变化较明显的位置，而且前方区域的吹风量较为集中，特别是前方区域靠近空调器位置的环境温度升温较快，前方区域的环境温度对温度差的取值影响较为重要，因此，在采集环境温度时，至少包括有一项环境温度是空调器出风口的前方区域的环境温度，采集位置可以是包括前方区域和两侧方区域，也可以是前方区域和左侧区域，或前方区域和右方区域。为了提高检测的精确度，较为理想的环境温度采集位置应包括至少一个在空调器的前方区域和多个位于两侧方区域。

在一些实施例，采用加权平均值算法算出室内平均温度，具体是，将获取的各个环境温度乘以相应的权数，然后加总求和得到总体值，再除以总的单位数。实施例以百分比形式表示各个环境温度所占的权重系数，环境温度根据不同位置设定不同的权重。各个环境温度乘以相应的权重系数，然后求和即得到室内平均温度，算式如下：室内平均温度Tp＝环境温度T1*权重系数Q1+…+环境温度Tn*权重系数Qn，环境温度Tn代表不同位置的环境温度。

由于空调器通过出风口吹出热风进行制热，容易想到，吹风区域的环境温度升温较快，而且前方区域的吹风量较为集中，特别是前方区域靠近空调器位置的环境温度变化较明显，前方区域的环境温度对温度差的取值影响较为重要，因此，可认为出风口的前方区域的环境温度的加权权重比其它区域的加权权重大，越靠近空调器位置的环境温度加权权重越大，而一般情况下，左侧方区域和右侧方区域的环境温度所占的权重可视为一致。

在一实施例中，将出风口的前方区域采集的环境温度的加权权重设定比其它区域的加权权重大，以具体示例进行说明，该前方区域采集的第一环境温度T1＝26.8℃，在左侧方区域采集到第二环境温度T2＝26.2℃和第三环境温度T3＝26.0℃，在右侧方区域采集到第四环境温度T4＝26.0℃和第五环境温度T5＝25.8℃，第一环境温度T1的权重系数为40％，第二环境温度T2、第三环境温度T3、第四环境温度T4和第五环境温度T5的权重系数均为15％。

因此，根据加权平均值算法，室内平均温度Tp＝T1*Q1+T2*Q2+T3*Q3+T4*Q4+T5*Q5＝26.8*40％+26.2*15％+26.0*15％+26.0*15％+25.8*15％＝26.3，即得到室内平均温度为26.3℃。

在一实施例中，将出风口的前方区域且靠近空调器位置采集的环境温度的加权权重设定比其它位置的加权权重大，以具体示例进行说明，利用非接触式红外测温传感器200采集室内不同方位的环境温度，图8所示为环境温度的采集位置与空调器主体的位置示意图，该前方区域采集的第一环境温度T1＝28.6℃和第二环境温度T2＝28.0℃，该第一环境温度的检测位置是靠近空调器且位于吹风范围内，第二环境温度的检测位置是远离空调器处；在左侧方区域采集到第三环境温度T3＝27.9℃，在右侧方区域采集到第四环境温度T4＝27.8℃，第一环境温度T1的权重系数为40％，第二环境温度T2、第三环境温度T3和第四环境温度T4的权重系数均为20％。

因此，根据加权平均值算法，室内平均温度Tp＝T1*Q1+T2*Q2+T3*Q3+T4*Q4＝28.6*40％+28.0*20％+27.9*20％+27.8*20％＝28.2，即得到室内平均温度为28.2℃。

可理解的是，上述实施例中的各位置环境温度的权重并非固定不变的，也不限于实施例所示的权重系数，如前方区域采集的环境温度的少，其它区域采集的环境温度较多，则虽前方区域环境温度的权重较大，但在环境温度采集数较多的情况下，各个环境温度分摊的权重比例会更接近，这样算出的室内平均温度更接近于由算术平均值算法算出室内平均温度。

当然，上述实施例也可以采用算术平均值算法计算室内平均温度，此算法不考虑不同位置的权重问题，如上述实施例中采集的第一环境温度T1＝28.6℃、第二环境温度T2＝28.0℃、第三环境温度T3＝27.9℃和第四环境温度T4＝27.8℃，采用算术平均值算法得到的室内平均温度Tp＝(T1+T2+T3+T4)/4＝28℃，可见，采用两种算法均可算出室内平均温度，两者结果会有偏差，但不会明显影响输出控制，均满足测量室内平均温度的要求。

参见图9，实施例提供的空调器的控制装置100，该控制装置100包括存储器120、处理器110及存储在存储器120上的空调的控制程序，处理器110和存储器120可以通过总线或者其它方式连接，以总线连接为例，如图9所示，处理器110调取存储器120中存储的空调的控制程序，并运行该空调的控制程序。

其中，存储器120作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。存储器120可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器120可选包括相对于处理器110远程设置的远程存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器110。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

可以理解到，图9中示出的装置结构并不构成对运行控制装置100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图9所示的控制装置100中，处理器110可以调取存储器120中储存的空调的控制程序，并执行但不限于上述实施例的步骤。

实施例的控制装置100可以是内置于空调器内部的装置，也可以是外置于空调器外部的装置；当空调器包括室外机和室内机时，控制装置100可以设置于室外机内部，也可以设置于室内机内部。

控制装置100通过处理器110执行存储器120上的空调的控制程序，能够提高空调器的控温精准度，避免出现忽冷忽热的问题，给用户带来更好的使用舒适度，也有利于降低空调器能耗。

以上所描述的控制装置100实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现实施例的目的。

实施例提供了一种空调器，该空调器包括有上述实施例的控制装置100、电加热器和温度传感器，其中，温度传感器为非接触式红外测温传感器200，电加热器和温度传感器分别与空调器的控制装置连接。实施例中的空调器具有该控制装置100的硬件结构，并且能够使控制装置100中的处理器110调取存储器120中储存的空调的控制程序，控制装置100通过对电加热器的工作状态进行调整，从而达到对空调器的输出温度的调节，实现对空调器的加热控制方法。本实施例的空调器的具体实施方式可参照上述实施例，此处不再赘述。

实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理执行上述实施例的空调器的加热控制方法，如执行上述图1所示的方法步骤S100至S300、图2所示的方法步骤S100至S300、图3所示的方法步骤S220至S300等等。

可以理解的是，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种空调器的加热控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取室内不同位置的环境温度，并根据所述环境温度得到室内平均温度；

当所述室内平均温度小于设定温度，且所述室内平均温度与所述设定温度的温度差小于等于设定值，获取对应所述温度差的加热控制信号；

根据所述加热控制信号调节空调器的输出温度。

2.根据权利要求1所述的空调器的加热控制方法，其特征在于，当所述室内平均温度小于设定温度，且所述室内平均温度与所述设定温度的温度差大于设定值，保持空调器以当前工作参数运行。

3.根据权利要求2所述的空调器的加热控制方法，其特征在于，当所述室内平均温度大于等于设定温度，控制空调器停止加热。

4.根据权利要求1至3任一所述的空调器的加热控制方法，其特征在于，所述获取对应所述温度差的加热控制信号，包括：

对所述温度差执行PID算法得到加热控制信号，所述加热控制信号为PWM控制信号。

5.根据权利要求1至3任一所述的空调器的加热控制方法，所述空调器包括可转动的温度传感器，其特征在于，所述获取室内不同位置的环境温度，包括：

驱动空调器中的温度传感器转动，采集室内多个方位的环境温度。

6.根据权利要求5所述的空调器的加热控制方法，其特征在于，所述方位至少包括空调器的出风口的前方区域。

7.根据权利要求5所述的空调器的加热控制方法，其特征在于，所述根据所述环境温度得到室内平均温度，包括：

采用算术平均值算法或加权平均值算法得到室内平均温度。

8.一种空调器的控制装置，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的空调的控制程序，所述处理器执行所述空调的控制程序以实现权利要求1至7任一项所述的空调器的加热控制方法。

9.一种空调器，包括电加热器和可转动的温度传感器，其特征在于，还包括有如权利要求8所述的空调器的控制装置，所述电加热器和所述温度传感器分别与所述空调器的控制装置连接。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理执行如权利要求1至7任一项所述的空调器的加热控制方法。

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