CN111207503B

CN111207503B - 一种换热末端风机与水阀的控制方法、计算机程序介质、空调

Info

Publication number: CN111207503B
Application number: CN202010115486.9A
Authority: CN
Inventors: 李伟瀚; 吴磊
Original assignee: Guangdong Haiwu Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Haiwu Technology Co Ltd
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2021-06-04
Anticipated expiration: 2040-02-25
Also published as: CN111207503A

Abstract

本发明提供种换热末端风机与水阀的控制方法，包括周期运行的如下步骤：步骤A.采集送风温度传感器的检测温度T1，计算检测温度T1与设定温度Ts之间的差值从而获得温度控制偏差T_sh；步骤B.计算温度控制偏差T_sh与设定的温差控制目标之间的差值从而获得温差控制偏差△T_xe；步骤C.以温差控制偏差△T_xe为自变量，采用PID算法计算水阀调整度F_AD；步骤D.将上一周期的水阀开度值结合所述水阀调整度F_AD从而计算水阀开度S，并据此调整电控水阀的开度；步骤E.根据水阀开度S计算所需的风机转速F并据此调整风机的转速。进而实现快速地调节环境温度，并准确地将环境温度控制在设定范围内。

Description

一种换热末端风机与水阀的控制方法、计算机程序介质、空调

技术领域

本发明涉及空调水系统末端的盘管冷量输出，特别涉及一种换热末端风机与水阀的控制方法、计算机程序介质、空调。

背景技术

现有的空调大多数通过比例控制调节、区分温度区间调节或多种传感器配合调节的三种调节方式来控制水阀及风机的运行，这些方法虽然能调节房间温度，但存在着温度波动区间大、稳定耗时长、成本高的不足，造成用户体验不良且难以推广。

发明内容

本发明目的在于实现快速地调节环境温度，并准确地将环境温度控制在设定范围内。

为此，提供一种换热末端风机与水阀的控制方法，包括周期运行的如下步骤：

步骤A.采集送风温度传感器的检测温度T1，计算检测温度T1与设定温度Ts之间的差值从而获得温度控制偏差T_sh；

步骤B.计算温度控制偏差T_sh与设定的温差控制目标之间的差值从而获得温差控制偏差△T_xe；

步骤C.以温差控制偏差△T_xe为自变量，采用PID算法计算水阀调整度F_AD；

步骤D.将上一周期的水阀开度值结合所述水阀调整度F_AD从而计算水阀开度S，并据此调整电控水阀的开度；

步骤E.根据水阀开度S计算所需的风机转速F并据此调整风机的转速。

进一步地，在第一个周期内进行步骤E所述的调整风机时，风机先开到最大转速，再以 1％/s的调节速率调整到所计算出来的风机转速F。

进一步地，在第一个周期内进行步骤D所述的调整电控水阀时，先将电控水阀的开度由关闭状态调整至50％开度，再根据所计算的水阀开度S对电控水阀进行调整。

进一步地，每个周期内执行步骤C以计算PID算法中的积分值时，执行下述步骤：若电控水阀关闭则将当前的积分值清零，并在电控水阀开始调节时重新计算；且/或

若温度控制偏差T_sh＜设定的温差控制目标下限条件则将当前的积分值清零，并在温度控制偏差T_sh≥所述温差控制目标下限与温差控制偏差△Txe的一半之和时重新计算。

进一步地，每个周期内执行步骤C以计算PID算法中时，执行下述子步骤以实现抗积分饱和：

如果第i-1个周期的水阀调整度F_AD(i-1)>设定的水阀开度调整上限，则第i个周期的水阀调整度F_AD(i)的积分值仅当其对应的温差控制偏差△T_xe为负值时才予以累计；且/或

如果第i-1个周期的水阀调整度F_AD(i-1)<设定的水阀开度调整下限，则第i个周期的水阀调整度F_AD(i)的积分值仅当其对应的温差控制偏差△T_xe为正值时才予以累计。

进一步地，每个周期内执行步骤B时，执行下述步骤以实现精确微调：

如果第i个周期的后50％时间内，温度控制偏差T_sh均可以稳定在设定范围内，则以降低0.2℃为步长调节第i+1个周期的温差控制偏差△T_xe，直到该温差控制偏差△T_xe达到设定的温差控制目标下限与第二设定值之和；且/或

如果第i个周期的后50％时间内，温度控制偏差T_sh超出设定范围，则以增加0.2℃为步长调节第i+1个周期的温差控制偏差△T_xe，直到该温差控制偏差△T_xe达到设定的温差控制目标上限。

进一步地，每个周期内执行步骤D时，执行下述步骤：

如果温度控制偏差T_sh≤设定的温差控制目标下限与第三设定值之差，则水阀开度S以设定的水阀保护调节速度持续减小开度，直到温度控制偏差T_sh≥所述温差控制目标下限后，以温差控制目标下限与第四设定值之和作为首次温差控制目标重新进行迭代调整。

还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的控制方法。

还提供一种空调，包括控制器、安装在换热盘管的回水管中的电控水阀、放置在换热盘管末端的风机及送风温度传感器，所述控制器分别电连接所述电控水阀、风机及送风温度传感器；

还包括被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述控制器实现上述的方法。

有益效果：

本发明的空调风机与水阀的控制方法，根据PID算法、积分抗饱和算法与最小温差控制方法来实现调节空调风机及水阀的运行，进而实现快速地调节环境温度，并准确地将环境温度控制在设定范围内。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明空调风机及水阀的控制装置的结构框图；

图2为本发明的电子设备的结构示意图；

图3为本发明的计算机可读存储介质的结构示意图。

附图标记说明：1-电控水阀；2-换热盘管；3-送风温度传感器；4-风机；5-控制器；21-处理器；22-存储器；23-存储空间；24-程序代码。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

见图1，本实施例的空调，包括电控水阀1、换热盘管2、送风温度传感器3、风机4、控制器5，控制器5与电控水阀1电连接并根据水阀调整度F_AD控制电控水阀1的打开角度；电控水阀1安装在换热盘管2的回水管中，用于控制在换热盘管2中吸热后的回水排出速度，同时，进水管给换热盘管2补给冷水直至把换热盘管2充满；控制器5与放置在换热盘管2末端的风机4电连接，并根据用户自行设定的风机转速F来调节风机4的转速，控制器5与放置在换热盘管2末端的送风温度传感器3电连接并实时采集送风温度传感器3的检测温度T1。

基于上述空调结构，运行以下步骤以实现控制电控水阀1及风机4的运行：

进入制冷模式或制热模式时，以下述步骤S1-S9计算第1个能力计算周期(例如为10s) 的水阀开度S、风机转速F，并根据水阀开度S、风机转速F分别调整电控水阀1的开度及风机4的转速。

步骤S1：设置温差控制目标，即温差控制目标上限(例如设为1℃)、温差控制目标下限 (例如设为-1℃)，此为温度设定值(例如设为24℃)允许的温度波动范围上下限；

步骤S2：控制器5采集送风温度传感器3的检测温度T1(例如为28℃)；

步骤S3：根据公式温度控制偏差T_sh＝检测温度T1-设定温度Ts＝28-24＝4℃，计算出T_sh值；

步骤S4：根据公式温差控制偏差△T_xe＝温度控制偏差T_sh–温差控制目标＝4-1＝3，计算出△T_xe值；

步骤S5：设定比例常数Kp(例如设为100)，积分时间常数Ki(例如设为10)，微分常数 Kds(例如设为0)；

步骤S6：计算比例值P＝Kp/100*△T_xe＝100/100*3；计算积分值I＝1/Ki*∫△T_xedt＝1/10*3*10；计算微分值D＝Kd/100*d(△T_xe)/dt＝0；

步骤S7：根据PID算法计算水阀调整度F_AD，PID算法公式如下：

F_AD＝P+I+D＝Kp/100*△T_xe+1/Ki*∫△T_xedt+Kd/100*d△T_xe/dt＝6％

步骤S8：根据公式当前周期的水阀开度S(i)＝上一周期的水阀开度 S(i-1)+F_AD＝10％+6％＝16％，计算出的目标水阀开度S，并以水阀调整速率(例如1％/s)调整电控水阀1的开度，其中，第一周期的水阀开度S(1)为水阀最小开度；

步骤S9：设定风机最小转速Fmin(例如为50％)，风机最大转速Fmax(例如为90％)，水阀最大开度Smax(例如为100％)，水阀最小开度Smin(例如为10％)，根据下述公式计算出目标的风机转速F，并以风机调速步长(例如1％/s)调整风机4的转速：

步骤S10：每隔一个能力计算周期则重复执行步骤S1-S9，以此类推i个能力计算周期的水阀开度S、风机转速F，并据此不断调整电控水阀1的开度及风机4的转速。

当水阀调整度F_AD达到开度上限或开度下限后，水阀调整度F_AD不再调节。

进一步地，在第一个能力计算周期内进行调整风机4时，风机4先开到最大转速，再以 1％/s的调节速率调整到所计算出来的风机转速F；而在往后每个能力计算周期重新调整风机4 时，若当前风机4的转速不满足风机转速F，则风机4以所述调节速率调整至风机转速F。

进一步地，在第一个能力计算周期内进行调整水阀时，若直接将电控水阀1的开度由关闭状态开到最大，则会导致空调在低负荷的情况下，环温容易降得太低，比如温差为1℃时开机，水阀按100％开，温度马上就降得过低，进而容易出现不停开关机和温度波动大的弊端。为此解决上述环温过低问题，本实施例在第一个能力计算周期内进行调整电控水阀1时，先将电控水阀1由关闭状态调整至50％开度，再根据所计算的水阀开度S对电控水阀1进行调整，使得电控水阀1实现快速地调节环境温度，并准确地将环境温度控制在设定范围内。

进一步地，每个能力计算周期在执行步骤S6计算积分值时，若满足以下任一条件，则对应水阀开度的积分值i值清零：

1)当电控水阀1关闭时清零；电控水阀1开始调节时重新计算。

2)当T_sh＜温差控制目标下限条件时清零；T_sh≥温差控制目标下限+△T_xe/2时重新计算。

进一步地，每个能力计算周期在执行步骤S6时，执行下述子步骤以实现抗积分饱和：

步骤S61：如果第(i-1)次的水阀调整度F_AD(i-1)>水阀开度调整上限，则第i次的水阀调整度F_AD(i)的积分值i值只累加负偏差(即△T_xe为负值时才累计)；

步骤S62：如果第(i-1)次的水阀调整度F_AD(i-1)<水阀开度调整下限，则第i次的水阀调整度F_AD(i)的积分值i值只累加正偏差(即△T_xe为正值时才累计)。

进一步地，为实现精确微调，以每周期(例如5s)检测1次，如果第i个能力计算周期的后50％时间内，T_sh均可以稳定在(T_shi±温差控制目标的一半)范围内，则以降低0.2℃为步长调节第(i+1)个能力计算周期的温差控制偏差△T_xe，直到温差控制偏差△T_xe达到零，代表温度已经在允许的温度波动范围内；如果第i个能力计算周期的后50％时间内，T_sh出现超出(T_shi ±温差控制目标的一半)范围，则以增加0.2℃为步长调节第(i+1)个能力计算周期的温差控制偏差△T_xe，直到温差控制偏差△T_xe达到温差控制目标上限。

优选地，如果T_sh≤温差控制目标下限–1，水阀开度S以设定的水阀保护调节速度(例如： 1％/s)持续减小开度，直到T_shi≥温差控制目标下限后，重新恢复正常调节，并按温差控制目标下限+1作为第1次温差控制目标重新进行迭代调整。

需要说明的是：

本实施例所用的方法，可转化为可存储于计算机存储介质中的程序步骤及装置，通过被控制器调用执行的方式进行实施。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的检测电子设备的佩戴状态的装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

例如，图2示出了根据本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。该电子设备传统上包括处理器21和被安排成存储计算机可执行指令(程序代码)的存储器22。存储器22可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器22具有存储用于执行实施例中的任何方法步骤的程序代码24的存储空间23。例如，用于程序代码的存储空间23可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个程序代码24。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(CD)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。这样的计算机程序产品通常为例如图3所述的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以具有与图2的电子设备中的存储器22类似布置的存储段、存储空间等。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。通常，存储单元存储有用于执行根据本发明的方法步骤的程序代码31，即可以由诸如21之类的处理器读取的程序代码，当这些程序代码由电子设备运行时，导致该电子设备执行上面所描述的方法中的各个步骤。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims

1.一种换热末端风机与水阀的控制方法，其特征在于，包括周期运行的如下步骤：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在第一个周期内进行步骤E所述的调整风机时，先将风机开到最大转速，再以设定调节速率调整到计算出来的风机转速F。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在第一个周期内进行步骤D所述的调整电控水阀时，先将电控水阀由关闭状态调整至50％开度，再根据所计算的水阀开度S对电控水阀进行调整。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，每个周期内执行步骤C以计算PID算法中的积分值时，执行下述步骤：

若电控水阀关闭则将当前的积分值清零，并在电控水阀开始调节时重新计算；且/或

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，每个周期内执行步骤C以计算PID算法中时，执行下述步骤以实现抗积分饱和：

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，每个周期内执行步骤B时，执行下述步骤以实现精确微调：

如果第i个周期的后50％时间内，温度控制偏差T_sh均在设定范围内，则以降低0.2℃为步长调节第i+1个周期的温差控制偏差△T_xe，直到该温差控制偏差△T_xe达到设定的温差控制目标下限与第二设定值之和；且/或

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，每个周期内执行步骤D时，执行下述步骤：

8.计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的控制方法。

9.空调，包括控制器、安装在换热盘管的回水管中的电控水阀、放置在换热盘管末端的风机及送风温度传感器，所述控制器分别电连接所述电控水阀、风机及送风温度传感器；

还包括被安排成存储计算机可执行指令的存储器，其特征在于：

所述可执行指令在被执行时使所述控制器实现如权利要求1-7任一项所述的控制方法。