CN112361670A - 一种电子膨胀阀控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子膨胀阀控制方法及系统，该方法通过计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，从而实现了电子膨胀阀的调节周期及调节步幅根据目标偏差和偏差变化率的变化而动态变化，提高了目标控制对象的调控精度。在此基础上，由于电子膨胀阀的调节周期和调节步幅是动态变化的，可以灵活控制电子膨胀阀的工作状态，例如，目标偏差和偏差变化率大时，快速大幅调节电子膨胀阀的开度，迅速降低偏差；目标偏差和偏差变化率小时，缓慢小幅度调节电子膨胀阀的开度，稳定系统精度，从而提高偏差响应速度，提高控制精度，提高使用寿命并降低功耗。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种电子膨胀阀控制方法及系统。
背景技术
电子膨胀阀是按照预设程序调节蒸发器供液量，因属于电子式调节模式，故称为电子膨胀阀。它适应了制冷机电一体化的发展要求，具有热力膨胀阀无法比拟的优良特性，为制冷系统的智能化控制提供了条件，是一种很有发展前途的自控节能元件。
在传统的电子膨胀阀控制方法中，采用计算目标偏差和偏差变化率之后以固定时长调节电子膨胀阀步幅的方式。以控制目标温度为例，采用传统方式控制，若调节周期设置的太长，则阀门动作后温度会保持原来的动作趋势，延时响应阀门的调节作用；若调节周期设置的太短，则阀门频繁动作，在温度达到目标值附近时仍频繁动作会导致阀门器件的使用寿命缩短。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电子膨胀阀控制方法及系统，以解决现有技术电子膨胀阀目标控制对象调控精度不高及使用寿命短的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种电子膨胀阀控制方法，包括：
计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅；
根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，直至所述目标偏差和偏差变化率达到在预设目标控制范围内。
优选地，所述根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，包括：
判断当前时间距离上一次调节时间的时长是否达到计算出的调节周期，若是，则按计算出的调节步幅控制电子膨胀阀的开度；
否则，继续计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率。
优选地，所述方法，还包括：
当所述目标偏差和偏差变化率在预设目标控制范围时，延时预设时长后，再继续计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率。
优选地，所述方法，还包括：
当所述目标偏差和偏差变化率超过预设目标控制范围时，重新计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，并根据重新计算的调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态。
优选地，
所述调节周期，与所述目标偏差和偏差变化率呈负相关；
所述调节步幅，与所述目标偏差和偏差变化率呈正相关。
优选地，所述计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，具体为：
根据第一预设公式，计算电子膨胀阀的调节周期；
根据第二预设公式，计算电子膨胀阀的调节步幅；
所述第一预设公式和第二预设公式根据实验数据训练获取。
优选地，所述计算电子膨胀阀的调节周期，具体为：
假设目标偏差为Dt，偏差变化率为Rt，根据实验数据选定调节时间系数Kt，及最佳的目标偏差影响系数α，变化率影响系数β，
根据公式：T＝Kt/(α*Dt+β*Rt)计算出电子膨胀阀的调节周期T。
优选地，所述计算电子膨胀阀的调节步幅，具体为：
根据实验数据选定比例调节系数Kp及微分调节系数Kd，
根据公式：B＝Kp*Dt+Kd*Rt计算出电子膨胀阀的调节步幅B。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种电子膨胀阀控制系统，包括：
计算模块，用于计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅；
控制模块，用于根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，直至所述目标偏差和偏差变化率达到在预设目标控制范围内。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子膨胀阀控制系统，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅；
根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，直至所述目标偏差和偏差变化率达到在预设目标控制范围内。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，从而实现了电子膨胀阀的调节周期及调节步幅根据目标偏差和偏差变化率的变化而动态变化，提高了目标控制对象的调控精度。
在此基础上，由于电子膨胀阀的调节周期和调节步幅是动态变化的，可以灵活控制电子膨胀阀的工作状态，例如，目标偏差和偏差变化率大时，快速大幅调节电子膨胀阀的开度，迅速降低偏差；目标偏差和偏差变化率小时，缓慢小幅度调节电子膨胀阀的开度，稳定系统精度，从而提高偏差响应速度，提高控制精度，提高使用寿命并降低功耗。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电子膨胀阀控制方法的流程图；
图2是根据另一示例性实施例示出的一种电子膨胀阀控制方法的流程图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种电子膨胀阀控制系统的示意框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电子膨胀阀控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤S11、计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅；
步骤S12、根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，直至所述目标偏差和偏差变化率达到在预设目标控制范围内。
需要说明的是，本实施例提供的技术方案，适用于利用电子膨胀阀调控商用空调的温度、流量、过热度、过冷度等各种应用场合。
所述电子膨胀阀目标控制对象包括但不限于：温度、湿度、风速、过热度、过冷度等。
需要说明的是，所述步骤S11中的计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率为现有技术，具体计算方法不在本申请的保护范围内，本申请只是利用现有技术计算的目标偏差和偏差变化率，去计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅。如何计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅属于本申请的保护范围。
所述步骤S12中的预设目标控制范围根据用户需要进行设置，或者，根据实验数据进行设置，或者，根据经验值进行设置。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，从而实现了电子膨胀阀的调节周期及调节步幅根据目标偏差和偏差变化率的变化而动态变化，提高了目标控制对象的调控精度。
在此基础上，由于电子膨胀阀的调节周期和调节步幅是动态变化的，可以灵活控制电子膨胀阀的工作状态，例如，目标偏差和偏差变化率大时，快速大幅调节电子膨胀阀的开度，迅速降低偏差；目标偏差和偏差变化率小时，缓慢小幅度调节电子膨胀阀的开度，稳定系统精度，从而提高偏差响应速度，提高控制精度，提高使用寿命并降低功耗。
优选地，所述根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，包括：
判断当前时间距离上一次调节时间的时长是否达到计算出的调节周期，若是，则按计算出的调节步幅控制电子膨胀阀的开度；
否则，继续计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率。
优选地，所述方法，还包括：
当所述目标偏差和偏差变化率在预设目标控制范围时，延时预设时长后，再继续计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率。
需要说明的是，所述预设时长根据用户需要进行设置，或者，根据实验数据进行设置，或者，根据经验值进行设置。
可以理解的是，当目标控制对象的目标偏差和偏差变化率在预设目标控制范围时，说明系统已经达到稳定，则延时一定的时间再进行目标偏差、变化率的计算，可以减少控制单元的运算负荷。
优选地，所述方法，还包括：
当所述目标偏差和偏差变化率超过预设目标控制范围时，重新计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，并根据重新计算的调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态。
优选地，
所述调节周期，与所述目标偏差和偏差变化率呈负相关；
所述调节步幅，与所述目标偏差和偏差变化率呈正相关。
优选地，所述计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，具体为：
根据第一预设公式，计算电子膨胀阀的调节周期；
根据第二预设公式，计算电子膨胀阀的调节步幅；
所述第一预设公式和第二预设公式根据实验数据训练获取。
优选地，所述计算电子膨胀阀的调节周期，具体为：
假设目标偏差为Dt，偏差变化率为Rt，根据实验数据选定调节时间系数Kt，及最佳的目标偏差影响系数α，变化率影响系数β，
根据公式：T＝Kt/(α*Dt+β*Rt)计算出电子膨胀阀的调节周期T。
需要说明的是，以温度控制为例，变化率Rt单位为℃/min，Dt单位为℃，T单位为min，可通过Kt、α、β系数的单位进行消除单位℃得到最终的调节周期T单位min。其中，α、β可正可负，但α*Dt+β*Rt结果为正。
优选地，所述计算电子膨胀阀的调节步幅，具体为：
根据实验数据选定比例调节系数Kp及微分调节系数Kd，根据公式：B＝Kp*Dt+Kd*Rt计算出电子膨胀阀的调节步幅B。
需要说明的是，变化率Rt单位为℃/min，Dt单位为℃，同上，可通过Kp、Kd系数的单位设定来换算消除得到B单位步数。
可以理解的是，Kp、Kd可正可负，若B计算出来是正数，则调节步幅在原来的基础上增大；若B计算出来是负数，则调节步幅在原来的基础上减小。
可以理解的是，通过公式T＝Kt/(α*Dt+β*Rt)可知，调节周期T和目标偏差Dt、偏差变化率Rt呈负相关，即目标偏差或偏差变化率越大，则调节周期T越短；目标偏差或变化率越小，则调节周期T越长。
通过公式B＝Kp*Dt+Kd*Rt可知，调节步幅B和目标偏差Dt、偏差变化率Rt呈正相关，即目标偏差或变化率越大，则调节步幅B越大；目标偏差或偏差变化率越小，则调节步幅B越小。
由此可达到以下效果：
(1)当目标控制对象超出目标范围时，加快调节周期加大调节步幅，迅速响应偏差和变化率使偏差及时到达目标范围内；
(2)当目标控制对象稳定在目标范围附近时，则减缓调节周期减小调节步幅，减少阀门的动作和减少控制系统中的运算开支。
本实施例提供的技术方案，通过调节周期和调节步幅的动态变化去控制电子膨胀阀的工作状态，达到迅速响应大偏差并在小偏差的时候减少阀门动作和程序运算开支的效果，从而提高电子膨胀阀的使用寿命及降低系统功耗。
图2是根据另一示例性实施例示出的一种电子膨胀阀控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括：
步骤S21、计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差Dt；
步骤S22、计算电子膨胀阀目标控制对象的偏差变化率Rt；
步骤S23、计算电子膨胀阀的调节周期T＝Kt/(α*Dt+β*Rt)；
步骤S24、计算电子膨胀阀的调节步幅B＝Kp*Dt+Kd*Rt；
步骤S25、判断当前时间距离上一次调节时间的时长是否达到计算出的调节周期T，若是，则按计算出的调节步幅B控制电子膨胀阀的开度，否则，继续计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率；
步骤S26、当所述目标偏差和偏差变化率(α*Dt+β*Rt)在预设目标控制范围时，延时预设时长t，t≥0后，再继续计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，否则，重新计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，并根据重新计算的调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态。
需要说明的是，本实施例提供的技术方案，适用于利用电子膨胀阀调控商用空调的温度、流量、过热度、过冷度等各种应用场合。
所述电子膨胀阀目标控制对象包括但不限于：温度、湿度、流量、过热度、过冷度等。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，从而实现了电子膨胀阀的调节周期及调节步幅根据目标偏差和偏差变化率的变化而动态变化，提高了目标控制对象的调控精度。
在此基础上，由于电子膨胀阀的调节周期和调节步幅是动态变化的，可以灵活控制电子膨胀阀的工作状态，例如，目标偏差和偏差变化率大时，快速大幅调节电子膨胀阀的开度，迅速降低偏差；目标偏差和偏差变化率小时，缓慢小幅度调节电子膨胀阀的开度，稳定系统精度，从而提高偏差响应速度，提高控制精度，提高使用寿命并降低功耗。
图3是根据一示例性实施例示出的一种电子膨胀阀控制系统100的示意框图，如图3所示，该系统100包括：
计算模块101，用于计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅；
控制模块102，用于根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，直至所述目标偏差和偏差变化率达到在预设目标控制范围内。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，从而实现了电子膨胀阀的调节周期及调节步幅根据目标偏差和偏差变化率的变化而动态变化，提高了目标控制对象的调控精度。
在此基础上，由于电子膨胀阀的调节周期和调节步幅是动态变化的，可以灵活控制电子膨胀阀的工作状态，例如，目标偏差和偏差变化率大时，快速大幅调节电子膨胀阀的开度，迅速降低偏差；目标偏差和偏差变化率小时，缓慢小幅度调节电子膨胀阀的开度，稳定系统精度，从而提高偏差响应速度，提高控制精度，提高使用寿命并降低功耗。
另外，根据一示例性实施例示出的一种电子膨胀阀控制系统，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅；
根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，直至所述目标偏差和偏差变化率达到在预设目标控制范围内。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，从而实现了电子膨胀阀的调节周期及调节步幅根据目标偏差和偏差变化率的变化而动态变化，提高了目标控制对象的调控精度。
在此基础上，由于电子膨胀阀的调节周期和调节步幅是动态变化的，可以灵活控制电子膨胀阀的工作状态，例如，目标偏差和偏差变化率大时，快速大幅调节电子膨胀阀的开度，迅速降低偏差；目标偏差和偏差变化率小时，缓慢小幅度调节电子膨胀阀的开度，稳定系统精度，从而提高偏差响应速度，提高控制精度，提高使用寿命并降低功耗。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种电子膨胀阀控制方法，其特征在于，包括：
计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅；
根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，直至所述目标偏差和偏差变化率达到在预设目标控制范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，包括：
判断当前时间距离上一次调节时间的时长是否达到计算出的调节周期，
若是，则按计算出的调节步幅控制电子膨胀阀的开度；
否则，继续计算所述电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述目标偏差和偏差变化率在预设目标控制范围时，延时预设时长后，再继续计算所述电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述目标偏差和偏差变化率超过预设目标控制范围时，重新计算所述电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，并根据重新计算的调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述调节周期，与所述目标偏差和偏差变化率呈负相关；
所述调节步幅，与所述目标偏差和偏差变化率呈正相关。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅，具体为：
根据第一预设公式，计算所述电子膨胀阀的调节周期；
根据第二预设公式，计算所述电子膨胀阀的调节步幅；
所述第一预设公式和第二预设公式根据实验数据训练获取。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算电子膨胀阀的调节周期，具体为：
假设目标偏差为Dt，偏差变化率为Rt，根据实验数据选定调节时间系数Kt，及最佳的目标偏差影响系数α，变化率影响系数β，
根据公式：T＝Kt/(α*Dt+β*Rt)计算出电子膨胀阀的调节周期T。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算电子膨胀阀的调节步幅，具体为：
根据实验数据选定比例调节系数Kp及微分调节系数Kd，
根据公式：B＝Kp*Dt+Kd*Rt计算出电子膨胀阀的调节步幅B。
9.一种电子膨胀阀控制系统，其特征在于，包括：
计算模块，用于计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅；
控制模块，用于根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，直至所述目标偏差和偏差变化率达到在预设目标控制范围内。
10.一种电子膨胀阀控制系统，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
计算电子膨胀阀目标控制对象的目标偏差和偏差变化率，并根据所述目标偏差和偏差变化率，计算电子膨胀阀的调节周期及调节步幅；
根据所述调节周期及调节步幅，控制所述电子膨胀阀的工作状态，直至所述目标偏差和偏差变化率达到在预设目标控制范围内。
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