CN113531833A - 一种空调控制方法、装置及空调 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空调控制方法、装置及空调。其中,该方法包括:空调启动后,按照第一控制模式控制空调运行;当检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值由大于预设阈值变成小于或等于预设阈值时,或者当执行第一控制模式的时长达到第一预设时间时,进入第二控制模式,在第二控制模式下,根据预设能效模型调整空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且空调的能效大于第一控制模式下的参考能效。本发明通过第二控制模式,能够结合空调实际工况自动调整指定运行参数的数值,实现能效和温度的双目标自适应节能控制,使得空调在控制室内环境温度的同时保证节能效果,实现全场景下的高效运行,并且能够大幅减少参数制定试验量。

Description

一种空调控制方法、装置及空调
技术领域
本发明涉及空调技术领域,具体而言,涉及一种空调控制方法、装置及空调。
背景技术
目前空调(例如多联机等)的出厂控制参数均在标准连管、落差和内机组合下优化标定,但是在实际工程中空调使用场景复杂,连管、落差均各不相同,内机数量、形式不确定。这就导致空调初始的出厂控制逻辑并不完全匹配用户实际情况,空调难以在全场景下高效运行。
现有控制算法的参数在单一实验室中调试得出,对复杂多变的安装环境适应性差。空调在实际工程中运行时,其控制逻辑并不完全契合实际工程,无法保证控制室内环境温度的同时保证节能效果。并且,技术人员为了得到合适的控制参数,往往需要进行大量试验,参数调试实验量大,并且不能完全通用,一个机型一套参数,费时费力。
发明内容
本发明实施例提供一种空调控制方法、装置及空调,以至少解决现有技术中空调控制逻辑无法兼顾室内温度调节效果与节能效果的问题。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种空调控制方法,包括:
空调启动后,按照第一控制模式控制所述空调运行;
当检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值由大于预设阈值变成小于或等于所述预设阈值时,或者当执行所述第一控制模式的时长达到第一预设时间时,进入第二控制模式,在所述第二控制模式下,根据预设能效模型调整所述空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且所述空调的能效大于所述第一控制模式下的参考能效。
可选的,根据预设能效模型调整所述空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且所述空调的能效大于所述第一控制模式下的参考能效,包括:
步骤A,按照预设规则在参数调控范围内选择一组数值,作为所述指定运行参数的数值,并按照所选的数值控制所述空调运行;
步骤B,判断室内环境温度是否稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值是否小于或等于所述预设阈值;
步骤C,若室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于所述预设阈值,则在满足预设约束条件的情况下,根据所述预设能效模型计算所述空调的当前能效,并根据所述当前能效和所述参考能效,在所述参数调控范围内调整所述指定运行参数,直到所述空调的能效大于所述参考能效;
其中,所述参考能效是所述空调启动后,在所述第一控制模式下,室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于所述预设阈值时的能效。
可选的,在步骤B之后,还包括:
若室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值大于所述预设阈值,则返回步骤A重新选择一组数值;
若不满足所述预设约束条件,则返回步骤A重新选择一组数值。
可选的,所述预设能效模型包括:能力模型和功率模型;
根据所述预设能效模型计算所述空调的当前能效,包括:
根据所述能力模型计算所述空调的当前能力;
根据所述功率模型计算所述空调的当前功率;
根据所述当前能力和所述当前功率,计算所述空调的当前能效。
可选的,所述能力模型涉及的数据包括:气液分离器进管温度、化霜感温包温度、气液分离器出管温度、过冷器液出温度、系统低压侧压力、PFC模块温度、室外风机运行频率、压缩机运行频率以及室内机电子膨胀阀开度;
所述功率模型涉及的数据包括:压缩机运行频率、过冷器液出温度、压缩机弱磁、室外风机运行频率、额定功率、室外机电子膨胀阀开度、压缩机电流以及室外环境温度。
可选的,根据所述当前能效和所述参考能效,在所述参数调控范围内调整所述指定运行参数,直到所述空调的能效大于所述参考能效,包括:
判断所述当前能效是否大于所述参考能效;
若所述当前能效大于所述参考能效,则控制所述空调按照所述指定运行参数的当前数值继续运行,并退出所述第二控制模式;
若所述当前能效小于或等于所述参考能效,则返回步骤A重新选择一组数值。
可选的,在控制所述空调按照所述指定运行参数的当前数值继续运行之后,还包括:记录当前工况及所述指定运行参数的当前数值,当下次检测到相同工况时,直接控制所述空调按照该工况对应的参数数值运行。
可选的,在进入第二控制模式之后,还包括:若进入所述第二控制模式的时长超过第二预设时间,但仍未找到使室内环境温度达到设定温度且所述空调的能效大于所述参考能效的指定运行参数的数值,则控制所述空调按照所述参考能效对应的指定运行参数的数值运行,并退出所述第二控制模式。
可选的,在控制所述空调按照所述参考能效对应的指定运行参数的数值运行之后,还包括:记录当前工况及所述参考能效对应的指定运行参数的数值,当下次检测到相同工况时,直接控制所述空调按照该工况对应的参数数值运行。
可选的,在按照预设规则在参数调控范围内选择一组数值之前,还包括:
进入所述第二控制模式时,获取所述指定运行参数的当前数值;
根据获取的所述当前数值,确定所述参数调控范围;
其中,所述指定运行参数包括:压缩机运行频率、室外风机运行频率及电子膨胀阀开度,所述参数调控范围包括:压缩机运行频率范围、室外风机运行频率范围及电子膨胀阀开度范围。
可选的,所述预设约束条件包括:
当前能力与能力需求的差值的绝对值小于或等于第一值;
压缩机的压比处于第一预设范围内且吸气过热度处于第二预设范围内;
室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于第二值。
本发明实施例还提供了一种空调控制装置,包括:
第一控制模块,用于空调启动后,按照第一控制模式控制所述空调运行;
第二控制模块,用于当检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值由大于预设阈值变成小于或等于所述预设阈值时,或者当执行所述第一控制模式的时长达到第一预设时间时,进入第二控制模式,在所述第二控制模式下,根据预设能效模型调整所述空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且所述空调的能效大于所述第一控制模式下的参考能效。
本发明实施例还提供了一种空调,包括:本发明实施例所述的空调控制装置。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现如本发明实施例所述的空调控制方法。
应用本发明的技术方案,空调启动后,按照第一控制模式控制空调运行;当检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值由大于预设阈值变成小于或等于预设阈值时,或者当执行第一控制模式的时长达到第一预设时间时,进入第二控制模式,在第二控制模式下,根据预设能效模型调整空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且空调的能效大于第一控制模式下的参考能效。通过第二控制模式,能够结合空调实际工况自动调整指定运行参数的数值,实现能效和温度的双目标自适应节能控制,使得空调在控制室内环境温度的同时保证节能效果,实现全场景下的高效运行,并且能够大幅减少参数制定试验量。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的空调控制方法的流程图;
图2是本发明实施例二提供的能力模型与功率模型构建的流程示意图;
图3是本发明实施例二提供的能效-温度双目标节能控制的流程图;
图4是本发明实施例三提供的空调控制装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的空调控制方法的流程图,如图1所示,该方法包括以下步骤:
S101,空调启动后,按照第一控制模式控制空调运行。
S102,当检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值由大于预设阈值变成小于或等于预设阈值时,或者当执行第一控制模式的时长达到第一预设时间时,进入第二控制模式,在第二控制模式下,根据预设能效模型调整空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且空调的能效大于第一控制模式下的参考能效。
其中,第一控制模式和第二控制模式均是空调的控制逻辑,第一控制模式是传统控制逻辑,第二控制模式是本申请提出的能兼顾室内温度调节效果和节能效果的控制逻辑,第一控制模式是指在增加第二控制模式之前空调自身原有的控制逻辑,例如模糊控制或PID控制等。
预设阈值用于衡量室内环境温度与设定温度的偏差程度,预设阈值可以根据实际情况进行设置,例如预设阈值的取值为1~2℃。
一般而言,用户在室内环境温度与自己想要的设定温度相差不大的情况下,是不会开启空调的,因此在空调启动初期,一般室内环境温度与设定温度相差较大(即室内环境温度与设定温度的差值的绝对值大于预设阈值),此时先按照第一控制模式控制空调运行,使得室内环境温度快速趋近设定温度。然后随着室内环境温度的变化,当室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于预设阈值时,进入第二控制模式,实现能效和温度的双目标自适应节能控制。通过温差(即室内环境温度与设定温度的差值)与预设阈值的大小关系,能够控制空调采用第一控制模式或第二控制模式。较优的,可以在室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于预设阈值时,进入第二控制模式,其中,室内环境温度稳定是指室内环境温度在预设时长内的波动幅度小于或等于预设幅度,即室内环境温度维持在某温度值附近小范围波动,例如,预设时长为5秒,预设幅度为0.6℃,当室内环境温度在5秒内维持在某温度值上下波动0.3℃时,认为室内环境温度稳定。
若有用户在室内环境温度与自己想要的设定温度相差不大的情况下开启空调,即,空调启动后,就检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于预设阈值,此时可以先进入第一控制模式,按照第一控制模式控制空调运行,当执行第一控制模式的时长达到第一预设时间时,再进入第二控制模式,例如,第一预设时间的取值可以是3min。
预设能效模型是预先根据空调实验数据建立的模型,基于预设能效模型,能够快速准确地计算出空调的实时能效。
空调的指定运行参数包括:压缩机运行频率、室外风机运行频率及电子膨胀阀开度。对于电子膨胀阀开度,在制冷时,调整的是室内机电子膨胀阀开度,在制热时,调整的是室外机电子膨胀阀。
室内环境温度达到设定温度是指室内环境温度稳定在设定温度,即,室内环境温度在预设时长内维持在设定温度附近且波动范围处于允许范围内。
本实施例的空调控制方法,空调启动后,按照第一控制模式控制空调运行;当检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值由大于预设阈值变成小于或等于预设阈值时,或者当执行第一控制模式的时长达到第一预设时间时,进入第二控制模式,在第二控制模式下,根据预设能效模型调整空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且空调的能效大于第一控制模式下的参考能效。通过第二控制模式,能够结合空调实际工况自动调整指定运行参数的数值,实现能效和温度的双目标自适应节能控制,使得空调在控制室内环境温度的同时保证节能效果,实现全场景下的高效运行,并且能够大幅减少参数制定试验量。
在一个实施方式中,根据预设能效模型调整空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且空调的能效大于第一控制模式下的参考能效,包括:
步骤A,按照预设规则在参数调控范围内选择一组数值,作为指定运行参数的数值,并按照所选的数值控制空调运行;
步骤B,判断室内环境温度是否稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值是否小于或等于预设阈值;
步骤C,若室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于预设阈值,则在满足预设约束条件的情况下,根据预设能效模型计算空调的当前能效,并根据当前能效和参考能效,在参数调控范围内调整指定运行参数,直到空调的能效大于参考能效。
其中,参考能效是空调启动后,在第一控制模式下,室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于预设阈值时的能效。
预设规则是指在参数调控范围内选择指定运行参数的数值所需要遵循的规则,例如,预设规则可以是任意选择且本次选择的这组数值与之前选择的任意组数值均不能完全相同。
参数调控范围是指定运行参数的数值调整范围。与指定运行参数相对应,参数调控范围包括:压缩机运行频率范围、室外风机运行频率范围及电子膨胀阀开度范围。
预设约束条件是空调运行稳定后所需满足的条件,若不满足,表示指定运行参数的当前数值不合适,需要进行调整。
预设约束条件可以包括:
当前能力与能力需求的差值的绝对值小于或等于第一值;
压缩机的压比处于第一预设范围内且吸气过热度处于第二预设范围内;
室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于第二值。
其中,第一值、第二值、第一预设范围和第二预设范围都是根据实际需求提前设置的,第二值小于预设阈值。当前能力可以通过预设能效模型实时计算得到。如果预设约束条件中包含两个或两个以上的条件,则这两个或两个以上的条件中任一不满足,就认为不满足预设约束条件。
本实施方式在第二控制模式下,每调整一次指定运行参数的数值后,若室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于预设阈值,表示经过调整后,室内环境温度与设定温度的偏差并未加大,此时若满足预设约束条件,可以根据当前能效和参考能效判断指定运行参数的当前数值是否满足能效要求(即空调的当前能效是否大于参考能效),从而决定是否继续调整参数数值。
在步骤B之后,若室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值大于预设阈值,则返回步骤A重新选择一组数值。调整指定运行参数的数值后,若室内环境温度稳定且若室内环境温度与设定温度的差值的绝对值大于预设阈值,表示经过调整后,室内环境温度与设定温度的偏差加大,此时需要继续调整,以寻求更为节能的指定运行参数的数值。
在步骤B之后,若不满足预设约束条件,则返回步骤A重新选择一组数值。通过预设约束条件,能够排除当前工况下不合适的指定运行参数数值。
在一个实施方式中,在按照预设规则在参数调控范围内选择一组数值之前,还可以包括:进入第二控制模式时,获取指定运行参数的当前数值;根据获取的当前数值,确定参数调控范围。示例性的,压缩机运行频率范围是:当前压缩机运行频率±2Hz,室外风机运行频率范围是:当前室外风机运行频率±4Hz,电子膨胀阀开度范围是:当前电子膨胀阀开度±30PLS。本实施方式根据进入第二控制模式时指定运行参数的当前数值确定参数调控范围,从而能够实现对指定运行参数的数值进行适度调整。
预设能效模型可以包括:能力模型和功率模型。根据预设能效模型计算空调的当前能效,包括:根据能力模型计算空调的当前能力;根据功率模型计算空调的当前功率;根据当前能力和当前功率,计算空调的当前能效。计算参考能效与计算当前能效的方法相同,也是利用预设能效模型进行计算,此处不再赘述。空调的能力是指制冷量或制热量,空调的能效是空调的能力与空调的功率的比值。空调的能效包括制冷能效比EER(EnergyEfficiency Ratio)和制热能效比COP(Coefficient of Performance)。本实施方式根据能力模型和功率模型,能够简单可靠地得到实时能效。
能力模型涉及的数据包括:气液分离器进管温度、化霜感温包温度、气液分离器出管温度、过冷器液出温度、系统低压侧压力、PFC(Power Factor Correction,功率因数校正)模块温度、室外风机运行频率、压缩机运行频率以及室内机电子膨胀阀开度。
功率模型涉及的数据包括:压缩机运行频率、过冷器液出温度、压缩机弱磁、室外风机运行频率、额定功率、室外机电子膨胀阀开度、压缩机电流以及室外环境温度。
建模过程简单介绍如下:测试空调在各种典型工况下的运行数据,对测试得到的数据进行预处理,剔除非稳态数据以及孤点。然后通过热力学分析以及专家知识对数据集进行特征提取,挑选出可能对建模有利的相关变量,再通过皮尔逊相关系数挑选出有用的变量。将所选的数据划分为训练集与测试集,训练集用于构建模型,测试集用来检验模型的泛性,防止模型过拟合。
通过选择合适的数据来建立合适的能力模型和功率模型,能够保证通过能力模型和功率模型计算得到的能效的准确性,为能效-温度双目标自适应节能控制提供保障。
考虑到空调控制芯片无法进行大规模的计算,因此对模型进行简化,使其适合在控制芯片等硬件中实现,同时适合进行实时运算。示例性的,能力模型为:
W能力=a0×T气分进-a1×T化霜+a2×T气分出-a3×T过冷液出+a4×P模块低压+a5×TPFC+a6×f风机+a7×f压机+a8×EXVi+C
功率模型为:
P功率=b0×f压机+b1×T过冷液出+b2×u压机+b3×f风机-b4×P-b5×EXVo+b6×I压机-b7×T室外-C
其中,W能力表示空调能力;P功率表示空调功率;a0~a8表示能力模型的系数;b0~b7表示功率模型的系数;C表示常数;T气分出表示气液分离器出管温度;T化霜表示化霜感温包温度;T气分进表示气液分离器进管温度;T过冷液出表示过冷器液出温度;P模块低压表示系统低压侧压力;TPFC表示PFC模块温度;f风机表示室外风机运行频率;f压机表示压缩机运行频率;EXVi表示室内机电子膨胀阀开度;表示EXVo室外机电子膨胀阀开度;u压机表示压缩机弱磁;P表示额定功率;I压机表示压缩机电流;T室外表示室外环境温度。
在一个实施方式中,根据当前能效和参考能效,在参数调控范围内调整指定运行参数,直到空调的能效大于参考能效,包括:判断当前能效是否大于参考能效;若当前能效大于参考能效,则控制空调按照指定运行参数的当前数值继续运行,并退出第二控制模式;若当前能效小于或等于参考能效,则返回步骤A重新选择一组数值。本实施方式通过比较当前能效与参考能效的大小,找到满足温度要求和能效要求的指定运行参数数值,使得空调高能效运行。
进一步的,在控制空调按照指定运行参数的当前数值继续运行之后,还包括:记录当前工况及指定运行参数的当前数值,当下次检测到相同工况时,直接控制空调按照该工况对应的参数数值运行。其中,工况包括:室内环境温度、室外环境温度和设定温度,对于多联机空调,工况还包括:内机开启台数。本实施方式通过记录工况下满足温度要求和能效要求的指定运行参数的数值,使得后续遇到相同工况时能够直接按照对应的参数数值快速控制空调运行。
在一个实施方式中,在进入第二控制模式之后,还包括:若进入第二控制模式的时长超过第二预设时间,但仍未找到使室内环境温度达到设定温度且空调的能效大于参考能效的指定运行参数的数值,则控制空调按照参考能效对应的指定运行参数的数值运行,并退出第二控制模式。其中,第二预设时间可以根据实际情况进行设置,例如,第二预设时间为30min。本实施方式中,长时间未找到符合条件的参数值,则确定第一控制模式的能效是最优的,按照参考能效对应的指定运行参数的数值运行,保证温度-能效的双目标控制。
进一步的,在控制空调按照参考能效对应的指定运行参数的数值运行之后,还包括:记录当前工况及参考能效对应的指定运行参数的数值,当下次检测到相同工况时,直接控制空调按照该工况对应的参数数值运行。通过记录工况下满足温度要求和能效要求的指定运行参数的数值,使得后续遇到相同工况时能够直接按照对应的参数数值快速控制空调运行。
在退出第二控制模式之后,若检测到工况发生变化(例如,关闭一台内机、屋内人员增加或室外温度变化等),则重新执行一次上述流程,以确定新工况下能够兼顾温度要求和能效要求的指定运行参数的数值。重新执行一次上述流程,即,先执行第一控制模式,当满足条件时再执行第二控制模式,具体的,如果进入第一控制模式时室内环境温度与设定温度的差值的绝对值大于预设阈值,则当检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于预设阈值时,进入第二控制模式;如果进入第一控制模式时室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于预设阈值,则当执行第一控制模式的时长达到第一预设时间时,进入第二控制模式。
实施例二
下面结合一个具体实施例对上述空调控制方法进行说明,然而值得注意的是,该具体实施例仅是为了更好地说明本申请,并不构成对本申请的不当限定。与上述实施例相同或相应的术语解释,本实施例不再赘述。
首先需要建立能效模型,以用于空调的控制芯片中。具体的,测试空调在各种典型工况下的运行数据,将测试得到的数据进行预处理,剔除非稳态数据以及孤点,得到数据集。然后通过热力学分析以及专家知识对数据集进行特征提取,挑选出可能对建模有利的相关变量,并通过皮尔逊相关系数挑选出有用的变量。最后将选出的数据集按一定比例(如7:3)划分为训练集与测试集,训练集用于构建模型,测试集用来检验模型的泛性,防止模型过拟合。本实施例中所建立的能效模型包括能力模型和功率模型。
图2是本发明实施例二提供的能力模型与功率模型构建的流程示意图,如图2所示,包括如下步骤:
S201,测试空调在各种典型工况下的运行数据,得到实验数据。
S202,对实验数据进行预处理,剔除非稳态数据以及孤点,得到数据集。
S203,通过热力学分析以及专家知识对数据集进行特征提取,挑选出可能对建模有利的相关变量,并通过皮尔逊相关系数挑选出有用的变量。
S204,将选出的数据集按一定比例划分为训练集与测试集。
S205,对训练数据进行归一化处理。
S206,进行参数设置与训练,建立模型。
S207,对测试数据进行归一化处理。
S208,用归一化后的测试数据进行验证,判断模型精度是否满足要求。若是,进入S209,若否,返回S203重新选择变量。
S209,模型输出。
考虑到空调的控制芯片无法进行大规模的计算,因此需要对模型进行一系列简化,使其适合在控制芯片等硬件中实现,同时适合进行实时运算。简化得到的能力模型与功率模型如下:
能力模型为:
W能力=a0×T气分进-a1×T化霜+a2×T气分出-a3×T过冷液出+a4×P模块低压+a5×TPFC+a6×f风机+a7×f压机+a8×EXVi+C
功率模型为:
P功率=b0×f压机+b1×T过冷液出+b2×u压机+b3×f风机-b4×P-b5×EXVo+b6×I压机-b7×T室外-C
其中,W能力表示空调能力;P功率表示空调功率;a0~a8表示能力模型的系数;b0~b7表示功率模型的系数;C表示常数;T气分进表示气液分离器进管温度;T气分出表示气液分离器出管温度;T化霜表示化霜感温包温度;T过冷液出表示过冷器液出温度;P模块低压表示系统低压侧压力;TPFC表示PFC模块温度;f风机表示室外风机运行频率;f压机表示压缩机运行频率;EXVi表示室内机电子膨胀阀开度;EXVo表示室外机电子膨胀阀开度;u压机表示压缩机弱磁;P表示额定功率;I压机表示压缩机电流;T室外表示室外环境温度。
由于制冷系统各变量之间的多变量、强耦合、多状态、大滞后的情况,很难精确建立数学模型,很难知道具体的调控方向,调控策略参考图3所示。图3是本发明实施例二提供的能效-温度双目标节能控制的流程图,以制冷为例,包括以下步骤:
S301,空调启动。
S302,空调按照第一控制模式进行控制(如模糊控制、PID控制等)。
S303,判断是否满足|T-T|≤k,若是,进入S304,若否,返回S302继续执行第一控制模式。
S304,进入第二控制模式,根据预设能效模型计算空调的当前能力W0和当前功率P0
S305,计算参考能效EER0=W0/P0
S306,在参数调控范围内调整指定运行参数,即控制变量:压缩机运行频率f压机、室外风机运行频率f风机和室内机电子膨胀阀开度EXVi。每调整一次上述变量,空调按照调整后的变量运行一段时间,待室内环境温度稳定后,如果|T-T|>k或者不满足预设约束条件,则需要在参数调控范围内再重新选择一组数值。
参数调控范围可以包括当前压缩机运行频率±2Hz,当前风机运行频率±4Hz,当前室内机电子膨胀阀开度±30PLS。进入第一控制模式后,可以按照预设规则在参数调控范围内选择一组压缩机运行频率、室外风机运行频率和室内机电子膨胀阀开度的数值,控制空调运行,待室内环境温度稳定后,判断所选的数值是否符合温度和能效的双目标要求,以此来实现参数值的调整。
示例性的,预设约束条件包括:
(1)能力约束:|W-Q能力需求|≤1;
(2)可靠性约束:3<P压比<8;2<T吸气过热度<10;
(3)舒适度约束:|T-T|≤1。
上述预设约束条件中任一不满足,则重新选择变量数值。
S307,若|T-T|≤k且满足预设约束条件,根据预设能效模型计算空调的当前能力Wi和当前功率Pi,并计算当前能效EERi=Wi/Pi
S308,判断EERi是否大于EER0,若是,则进入S309,若否,进入S311。
S309,确定EERi为当前工况下合适的能效,以指定运行参数的当前数值继续运行,并退出第二控制模式。记录EERi时的相关参数值(即记录当前工况以及指定运行参数的当前数值)。
S310,空调再次启动稳定时,若检测到相同工况,则直接以记录的对应参数值运行。
S311,继续对压缩机运行频率、室外风机运行频率、室内机电子膨胀阀开度进行调节,即,返回S306重新选择一组数值,直到找到能效高于PID控制时的能效EER0。在循环调整参数值的过程中,判断第二控制模式的调控时间是否大于或等于30min,若是,进入S312,若否,返回S306重新选择参数值。
S312,超过30min仍未找到高于EER0的能效,则确定EER0为当前工况下合适的能效,以EER0对应的参数值继续运行,并退出第二控制模式。记录EER0时的相关参数值(即记录当前工况以及EER0对应的指定运行参数的数值)。
S313,空调再次启动稳定时,若检测到相同工况,则直接以所记录的EER0时的参数值运行。
S314,本轮控制结束。在退出第二控制模式之后,若检测到工况发生变化(例如,关闭一台内机、屋内人员增加或室外温度变化等),则返回到S302执行第一控制模式,重新通过上述流程确定新工况下能够兼顾温度要求和能效要求的指定运行参数的数值。
本发明实施例的空调控制方法,若使用在多联机空调上,当所有内机所在区域的室内环境温度与该区域设定温度的差值的绝对值均小于或等于预设阈值时,认为室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于预设阈值这个条件成立。
上述能效-温度双目标节能控制方案,将有监督的机器学习算法应用于空调系统优化控制,构建了系统多参数约束下的实时能效模型,创建了以实时能效-温度为双目标的控制技术,实现全场景下的高效运行,从而降低技术人员的工作量,实现更加舒适、节能的控制,自适应节能控制,控制参数自动调节,大幅减少参数制定试验量。
实施例三
基于同一发明构思,本实施例提供了一种空调控制装置,可以用于实现上述实施例所述的空调控制方法。该装置可以通过软件和/或硬件实现,该装置一般可集成于空调的控制器中。
图4是本发明实施例三提供的空调控制装置的结构框图,如图4所示,该装置包括:
第一控制模块41,用于空调启动后,按照第一控制模式控制所述空调运行;
第二控制模块42,用于当检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值由大于预设阈值变成小于或等于所述预设阈值时,或者当执行所述第一控制模式的时长达到第一预设时间时,进入第二控制模式,在所述第二控制模式下,根据预设能效模型调整所述空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且所述空调的能效大于所述第一控制模式下的参考能效。
可选的,第二控制模块42包括:
选择单元,用于执行步骤A:按照预设规则在参数调控范围内选择一组数值,作为所述指定运行参数的数值,并按照所选的数值控制所述空调运行;
判断单元,用于执行步骤B:判断室内环境温度是否稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值是否小于或等于所述预设阈值;
控制单元,用于执行步骤C:若室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于所述预设阈值,则在满足预设约束条件的情况下,根据所述预设能效模型计算所述空调的当前能效,并根据所述当前能效和所述参考能效,在所述参数调控范围内调整所述指定运行参数,直到所述空调的能效大于所述参考能效;
其中,所述参考能效是所述空调启动后,在所述第一控制模式下,室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于所述预设阈值时的能效。
可选的,选择单元还用于:在步骤B之后,若室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值大于所述预设阈值,则重新选择一组数值;若不满足所述预设约束条件,则重新选择一组数值。
可选的,所述预设能效模型包括:能力模型和功率模型。所述控制单元包括:计算子单元,用于根据所述能力模型计算所述空调的当前能力;根据所述功率模型计算所述空调的当前功率;根据所述当前能力和所述当前功率,计算所述空调的当前能效。
可选的,所述能力模型涉及的数据包括:气液分离器进管温度、化霜感温包温度、气液分离器出管温度、过冷器液出温度、系统低压侧压力、PFC模块温度、室外风机运行频率、压缩机运行频率以及室内机电子膨胀阀开度;所述功率模型涉及的数据包括:压缩机运行频率、过冷器液出温度、压缩机弱磁、室外风机运行频率、额定功率、室外机电子膨胀阀开度、压缩机电流以及室外环境温度。
可选的,所述控制单元包括:
判断子单元,用于判断所述当前能效是否大于所述参考能效;
控制子单元,用于若所述当前能效大于所述参考能效,则控制所述空调按照所述指定运行参数的当前数值继续运行,并退出所述第二控制模式;
所述选择单元,还用于若所述当前能效小于或等于所述参考能效,则重新选择一组数值。
可选的,上述空调控制装置还包括:第一记录模块,用于在控制所述空调按照所述指定运行参数的当前数值继续运行之后,记录当前工况及所述指定运行参数的当前数值,当下次检测到相同工况时,直接控制所述空调按照该工况对应的参数数值运行。
可选的,上述空调控制装置还包括:第三控制模块,用于在进入第二控制模式之后,若进入所述第二控制模式的时长超过第二预设时间,但仍未找到使室内环境温度达到设定温度且所述空调的能效大于所述参考能效的指定运行参数的数值,则控制所述空调按照所述参考能效对应的指定运行参数的数值运行,并退出所述第二控制模式。
可选的,上述空调控制装置还包括:第二记录模块,用于在控制所述空调按照所述参考能效对应的指定运行参数的数值运行之后,记录当前工况及所述参考能效对应的指定运行参数的数值,当下次检测到相同工况时,直接控制所述空调按照该工况对应的参数数值运行。
可选的,所述第二控制模块还包括:确定单元,用于在按照预设规则在参数调控范围内选择一组数值之前,进入所述第二控制模式时,获取所述指定运行参数的当前数值;根据获取的所述当前数值,确定所述参数调控范围;其中,所述指定运行参数包括:压缩机运行频率、室外风机运行频率及电子膨胀阀开度,所述参数调控范围包括:压缩机运行频率范围、室外风机运行频率范围及电子膨胀阀开度范围。
可选的,所述预设约束条件包括:
当前能力与能力需求的差值的绝对值小于或等于第一值;
压缩机的压比处于第一预设范围内且吸气过热度处于第二预设范围内;
室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于第二值。
上述空调控制装置可执行本发明实施例所提供的空调控制方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节,可参见本发明实施例提供的空调控制方法。
实施例四
本实施例提供一种空调,包括:上述实施例所述的空调控制装置。
实施例五
本实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的空调控制方法。
实施例六
本实施例提供一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够实现如上述实施例所述的空调控制方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述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,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,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本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种空调控制方法,其特征在于,包括:
空调启动后,按照第一控制模式控制所述空调运行;
当检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值由大于预设阈值变成小于或等于所述预设阈值时,或者当执行所述第一控制模式的时长达到第一预设时间时,进入第二控制模式,在所述第二控制模式下,根据预设能效模型调整所述空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且所述空调的能效大于所述第一控制模式下的参考能效。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据预设能效模型调整所述空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且所述空调的能效大于所述第一控制模式下的参考能效,包括:
步骤A,按照预设规则在参数调控范围内选择一组数值,作为所述指定运行参数的数值,并按照所选的数值控制所述空调运行;
步骤B,判断室内环境温度是否稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值是否小于或等于所述预设阈值;
步骤C,若室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于所述预设阈值,则在满足预设约束条件的情况下,根据所述预设能效模型计算所述空调的当前能效,并根据所述当前能效和所述参考能效,在所述参数调控范围内调整所述指定运行参数,直到所述空调的能效大于所述参考能效;
其中,所述参考能效是所述空调启动后,在所述第一控制模式下,室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于所述预设阈值时的能效。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在步骤B之后,还包括:
若室内环境温度稳定且室内环境温度与设定温度的差值的绝对值大于所述预设阈值,则返回步骤A重新选择一组数值;
若不满足所述预设约束条件,则返回步骤A重新选择一组数值。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述预设能效模型包括:能力模型和功率模型;
根据所述预设能效模型计算所述空调的当前能效,包括:
根据所述能力模型计算所述空调的当前能力;
根据所述功率模型计算所述空调的当前功率;
根据所述当前能力和所述当前功率,计算所述空调的当前能效。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述能力模型涉及的数据包括:气液分离器进管温度、化霜感温包温度、气液分离器出管温度、过冷器液出温度、系统低压侧压力、PFC模块温度、室外风机运行频率、压缩机运行频率以及室内机电子膨胀阀开度;
所述功率模型涉及的数据包括:压缩机运行频率、过冷器液出温度、压缩机弱磁、室外风机运行频率、额定功率、室外机电子膨胀阀开度、压缩机电流以及室外环境温度。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法,其特征在于,根据所述当前能效和所述参考能效,在所述参数调控范围内调整所述指定运行参数,直到所述空调的能效大于所述参考能效,包括:
判断所述当前能效是否大于所述参考能效;
若所述当前能效大于所述参考能效,则控制所述空调按照所述指定运行参数的当前数值继续运行,并退出所述第二控制模式;
若所述当前能效小于或等于所述参考能效,则返回步骤A重新选择一组数值。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在控制所述空调按照所述指定运行参数的当前数值继续运行之后,还包括:
记录当前工况及所述指定运行参数的当前数值,当下次检测到相同工况时,直接控制所述空调按照该工况对应的参数数值运行。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,在进入第二控制模式之后,还包括:
若进入所述第二控制模式的时长超过第二预设时间,但仍未找到使室内环境温度达到设定温度且所述空调的能效大于所述参考能效的指定运行参数的数值,则控制所述空调按照所述参考能效对应的指定运行参数的数值运行,并退出所述第二控制模式。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在控制所述空调按照所述参考能效对应的指定运行参数的数值运行之后,还包括:
记录当前工况及所述参考能效对应的指定运行参数的数值,当下次检测到相同工况时,直接控制所述空调按照该工况对应的参数数值运行。
10.根据权利要求2至5中任一项所述的方法,其特征在于,在按照预设规则在参数调控范围内选择一组数值之前,还包括:
进入所述第二控制模式时,获取所述指定运行参数的当前数值;
根据获取的所述当前数值,确定所述参数调控范围;
其中,所述指定运行参数包括:压缩机运行频率、室外风机运行频率及电子膨胀阀开度,所述参数调控范围包括:压缩机运行频率范围、室外风机运行频率范围及电子膨胀阀开度范围。
11.根据权利要求2至5中任一项所述的方法,其特征在于,所述预设约束条件包括:
当前能力与能力需求的差值的绝对值小于或等于第一值;
压缩机的压比处于第一预设范围内且吸气过热度处于第二预设范围内;
室内环境温度与设定温度的差值的绝对值小于或等于第二值。
12.一种空调控制装置,其特征在于,包括:
第一控制模块,用于空调启动后,按照第一控制模式控制所述空调运行;
第二控制模块,用于当检测到室内环境温度与设定温度的差值的绝对值由大于预设阈值变成小于或等于所述预设阈值时,或者当执行所述第一控制模式的时长达到第一预设时间时,进入第二控制模式,在所述第二控制模式下,根据预设能效模型调整所述空调的指定运行参数,以使室内环境温度达到设定温度且所述空调的能效大于所述第一控制模式下的参考能效。
13.一种空调,其特征在于,包括:权利要求12所述的空调控制装置。
14.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至11中任一项所述的空调控制方法。
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