CN111023482A - 一种基于非同步pd控制电子膨胀阀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空调领域的电子膨胀阀控制技术，其公开了一种基于非同步PD控制电子膨胀阀的方法，提高空调系统中电子膨胀阀控制的稳定性和精度。本发明依据过热度采用PD控制来调节电子膨胀阀开度：Si＝Si‑1+δS；其中，Si为i时刻电子膨胀阀的步数，Si‑1为i‑1时刻电子膨胀阀的步数，δS为i时刻电子膨胀阀的步数变化值；δS＝mA+nB；其中A为i时刻实际过热度与目标过热度的差值，B为i‑1时刻到i时刻的实际过热度的变化值；在控制电子膨胀阀开度过程中，以电子膨胀阀的控制周期T作为A值的计算周期，以小于控制周期T的周期K作为B值的计算周期。

Description

一种基于非同步PD控制电子膨胀阀的方法
技术领域
本发明涉及空调领域的电子膨胀阀控制技术，具体涉及一种基于非同步PD(比例微分)控制电子膨胀阀的方法。
背景技术
节流装置是空调系统实现制冷、制热循环的必备结构件。随着能效要求的提高，现有空调及制冷系统多采用电子膨胀阀进行节流控制，电子膨胀阀控制的稳定与精度对系统的能力与能效都有直接关系。由于空调系统本身具有大的迟滞性，PD控制中采用较大的控制周期能够满足系统参数反映控制结果的需求，但较大控制周期的变化值却不能充分代表现有系统的参数变化趋势，从而在控制中可能引起系统的振荡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于非同步PD控制电子膨胀阀的方法，提高空调系统中电子膨胀阀控制的稳定性和精度。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种基于非同步PD控制电子膨胀阀的方法，包括：
依据过热度采用PD控制来调节电子膨胀阀开度：
Si＝Si-1+δS；
其中，Si为i时刻电子膨胀阀的步数，Si-1为i-1时刻电子膨胀阀的步数，δS为i时刻电子膨胀阀的步数变化值；
δS＝mA+nB；
其中A为i时刻实际过热度与目标过热度的差值，B为i-1时刻到i时刻的实际过热度的变化值，m、n均为计算系数；
在控制电子膨胀阀开度过程中，以电子膨胀阀的控制周期T作为A值的计算周期，以小于控制周期T的周期K作为B值的计算周期。
作为进一步优化，所述B值的计算周期K＝T/N，其中N为大于或等于2的自然数，以第N次计算的B值参与δS的计算。
此方案中，为了便于程序计算中对B值的计算周期K的处理，采用对膨胀阀控制周期T进行等分的方式，即在一个控制周期T内，每间隔相同时间采集一次B值，以最后一次采集的B值来参与δS的计算。
作为进一步优化，公式δS＝mA+nB中，m、n的取值范围分别为：
0≤m≤5,0≤n≤2。
作为进一步优化，A值和B值的计算方式为：
A＝δti-δtt；
其中，δti为i时刻系统的实际过热度，δtt为系统的目标过热度；δt＝tg-tL，tg为i时刻蒸发器制冷剂出口温度，tL为i时刻蒸发器制冷剂的蒸发温度；
B＝δti-δti-1；
δti-1为i-1时刻系统的实际过热度。
本发明的有益效果是：
本发明采用的非同步PD电子膨胀阀控制能够在满足空调系统大迟滞性需要长控制周期的同时，采用较小采样周期的过热度变化值更准确的表征系统参数的变化方向，从而实现电子膨胀阀的精确、稳定控制。
经过实践，采用本发明方案控制电子膨胀阀步数能够稳定，且0.5℃的目标过热度控制精度能够在±0.3℃，而相同参数的同步PD控制电子膨胀阀具有±10步波动，以0.5℃目标过热度控制精度在±2℃。
具体实施方式
本发明旨在提出一种基于非同步PD控制电子膨胀阀的方法，提高空调系统中电子膨胀阀控制的稳定性和精度。本发明依据过热度采用PD控制调节电子膨胀阀开度，在控制过程中采用较长控制周期解决空调系统大迟滞对电子膨胀阀控制影响，而采用较小周期D值计算跟踪过热度变化值，从而反映系统参数的变化趋势，实现对膨胀阀的高稳定、高精度控制。
在具体实现上，本发明方案包括以下部分：
(1)电子膨胀阀的过热度PD控制：
采集蒸发器制冷剂的蒸发温度tL，蒸发器制冷剂出口温度tg，以δt＝tg-tL作为蒸发器的实际过热度，蒸发器目标过热度为δtt，则A＝δt-δtt代表实际过热度与目标过热度的差值；
设δti代表为i时刻系统的实际过热度，δti-1则代表i-1时刻系统的实际过热度，则B＝δti-δti-1代表实际过热度从i-1时刻到i时刻的变化值。
i-1时刻膨胀阀的步数表示为Si-1,则i时刻膨胀阀的步数Si计算公式为：Si＝Si-1+δS；
其中，δS为i时刻膨胀阀的步数相对于i-1时刻膨胀阀的步数变化值δS＝mA+nB,m、n均为计算系数，0≤m≤5,0≤n≤2，根据实验证明m和n的取值为以上范围时，对膨胀阀的控制稳定性和精度较优。
(2)PD控制的非同步化：
在空调控制系统中，由于大迟滞，需采用较长的控制周期让系统能够充分反映控制效果，如控制周期采用20s，即20s计算一次电子膨胀阀的动作步数，同时也20s一次采样A值。但如果以相同的周期采样B值，B值可能失真不能代表系统的最新参数变化方向，引起系统的错误调节。因此应以较小的采样周期采样B值才能正确反映现有系统参数的变化方向。采用T作为电子膨胀阀的控制周期以及A值的计算周期，采用小于T的S作为B值的计算周期。
为了便于程序计算中对于T与S的处理，可采用S＝T/N，(N＝2、3、4等自然数)，在T时刻中，采集1次A值，相应采集N次B值，以第N次B值参与δS的计算。

Claims (4)

1.一种基于非同步PD控制电子膨胀阀的方法，其特征在于，包括：
依据过热度采用PD控制来调节电子膨胀阀开度：
Si＝Si-1+δS；
其中，Si为i时刻电子膨胀阀的步数，Si-1为i-1时刻电子膨胀阀的步数，δS为i时刻电子膨胀阀的步数变化值；
δS＝mA+nB；
其中A为i时刻实际过热度与目标过热度的差值，B为i-1时刻到i时刻的实际过热度的变化值，m、n均为计算系数；
在控制电子膨胀阀开度过程中，以电子膨胀阀的控制周期T作为A值的计算周期，以小于控制周期T的周期K作为B值的计算周期。
2.如权利要求1所述的一种基于非同步PD控制电子膨胀阀的方法，其特征在于，
所述B值的计算周期K＝T/N，其中N为大于或等于2的自然数，以第N次计算的B值参与δS的计算。
3.如权利要求1所述的一种基于非同步PD控制电子膨胀阀的方法，其特征在于，
公式δS＝mA+nB中，m、n的取值范围分别为：
0≤m≤5,0≤n≤2。
4.如权利要求3所述的一种基于非同步PD控制电子膨胀阀的方法，其特征在于，
A值和B值的计算方式为：
A＝δti-δtt；
其中，δti为i时刻系统的实际过热度，δtt为系统的目标过热度；δt＝tg-tL，tg为i时刻蒸发器制冷剂出口温度，tL为i时刻蒸发器制冷剂的蒸发温度；
B＝δti-δti-1；
其中，δti-1为i-1时刻系统的实际过热度。
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