CN114546073A - 服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统 - Google Patents

服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114546073A
CN114546073A CN202111674121.0A CN202111674121A CN114546073A CN 114546073 A CN114546073 A CN 114546073A CN 202111674121 A CN202111674121 A CN 202111674121A CN 114546073 A CN114546073 A CN 114546073A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fan
power
temperature
historical
fitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111674121.0A
Other languages
English (en)
Inventor
陈志列
耿梦达
孙煜
徐成泽
薛英仪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Industrial Edge Intelligent Innovation Center Co ltd
Original Assignee
Guangdong Industrial Edge Intelligent Innovation Center Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Industrial Edge Intelligent Innovation Center Co ltd filed Critical Guangdong Industrial Edge Intelligent Innovation Center Co ltd
Priority to CN202111674121.0A priority Critical patent/CN114546073A/zh
Publication of CN114546073A publication Critical patent/CN114546073A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/20Cooling means
    • G06F1/206Cooling means comprising thermal management
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

本发明提供一种服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统,其中,方法包括:获取历史系统功率和历史风扇功率,历史风扇功率为风扇在不同历史时间点的功率;根据历史系统功率和历史风扇功率,拟合出功耗输入曲线;根据当前时间点的风扇的功率、功耗输入曲线和预设的功率控制因子,确定第一风扇转速参数;获取历史系统温度和目标温度;根据历史系统温度和目标温度,拟合出温度输入曲线;根据目标温度、当前时间点的服务器的温度、温度输入曲线和预设的温度控制因子,确定第二风扇转速参数;根据第一风扇转速参数和第二风扇转速参数,确定调控转速;根据调控转速调节风扇的转速。本发明能够稳定高效的对服务器进行散热。

Description

服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统
技术领域
本发明涉及服务器技术领域,尤其涉及一种服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统。
背景技术
随着信息时代的到来,用户对于网络的需求越来越大。随之也带来了云计算、大数据、边缘计算等新技术的发展。而这些技术的发展给人们带来方便的同时,对于处理器的运算速度和运算量的需求也越来越大,这样必然引起服务器温度的升高,如此服务器的散热问题也越发重要。
目前对服务器的散热方法主要是通过监测服务器内部的温度,是采用PID(Proportiona Integral Derivative,比例积分微分控制)算法计算相应的输出转速。利用风扇转速的调整达温度调控的目的。此方案,在对控制风扇对服务器的内部进行降温是存在调控时间滞后,调速不稳等情况,从而影响服务器的散热效果。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供的服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统,通过拟合出功耗输入曲线和温度输入曲线,能够不间断的对风扇转速进行控制,从而保证了风扇能够稳定高效的对服务器进行散热。
第一方面,本发明提供一种服务器的风扇控制方法,所述方法包括:
获取历史系统功率和历史风扇功率,所述历史系统功率为服务器的在不同历史时间点的功率,所述历史风扇功率为风扇在不同历史时间点的功率;
根据历史系统功率和历史风扇功率,拟合出功耗输入曲线;
根据当前时间点的风扇的功率、功耗输入曲线和预设的功率控制因子,确定第一风扇转速参数;
获取历史系统温度和目标温度,所述历史系统温度为服务器的在不同历史时间点的温度,所述目标温度为预设的服务器的理想温度;
根据历史系统温度和目标温度,拟合出温度输入曲线;
根据目标温度、当前时间点的服务器的温度、温度输入曲线和预设的温度控制因子,确定第二风扇转速参数;
根据所述第一风扇转速参数和第二风扇转速参数,确定风扇的调控转速;
根据所述调控转速调节风扇的转速。
可选地,所述根据历史系统功率和历史风扇功率,拟合出功耗输入曲线,包括:
根据同一历史时间点的历史系统功率与历史风扇功率的差值,确定同一历史时间点的历史消耗功率;
根据第一拟合算法和不同历史时间点的历史消耗功率,拟合出功耗输入曲线;
所述第一拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
可选地,所述根据历史系统温度和目标温度,拟合出温度输入曲线,包括:
根据同一历史时间点的历史系统温度与目标温度的差值,确定同一历史时间点的历史温差;
根据第二拟合算法和不同历史时间点的历史温差,拟合出温度输入曲线;
所述第二拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
可选地,所述预设的功率控制因子包括:第一功率转速因子Kp1和第一功率转速抑制因子Kd1
所述根据当前时间点的风扇的功率、功耗输入曲线和预设的功率控制因子,确定第一风扇转速参数,包括:
根据功耗输入曲线调整Kd1
根据调整后的Kd1、Kp1和当前时间点的风扇的功率,确定第一风扇转速参数。
可选地,所述预设的温度控制因子包括:第二功率转速因子Kp2、第二功率转速控制因子Ki2和第二功率转速调整因子Kd2
所述根据目标温度、当前时间点的服务器的温度、温度输入曲线和预设的温度控制因子,确定第二风扇转速参数,包括:
根据所述目标温度和所述当前时间点的服务器的温度,确定当前时间点的当前温差;
根据当前温差调整Kp2
根据温度输入曲线调整Ki2和Kd2
根据调整后的Kp2、调整后的Ki2和调整后的Kd2,确定第二风扇转速参数。
第二方面,本发明提供一种服务器的风扇控制系统,所述系统包括:
第一获取模块,被配置为获取历史系统功率和历史风扇功率,所述历史系统功率为服务器的在不同历史时间点的功率,所述历史风扇功率为风扇在不同历史时间点的功率;
第一拟合模块,被配置为根据历史系统功率和历史风扇功率,拟合出功耗输入曲线;
第一确定模块,被配置为根据当前时间点的风扇的功率、功耗输入曲线和预设的功率控制因子,确定第一风扇转速参数;
第二获取模块,被配置为获取历史系统温度和目标温度,所述历史系统温度为服务器的在不同历史时间点的温度,所述目标温度为预设的服务器的理想温度;
第二拟合模块,被配置为根据历史系统温度和目标温度,拟合出温度输入曲线;
第二确定模块,被配置为根据目标温度、当前时间点的服务器的温度、温度输入曲线和预设的温度控制因子,确定第二风扇转速参数;
第三确定模块,被配置为根据所述第一风扇转速参数和第二风扇转速参数,确定风扇的调控转速;
调节模块,被配置为根据所述调控转速调节风扇的转速。
可选地,所述第一拟合模块,包括:
第一确定子模块,被配置为根据同一历史时间点的历史系统功率与历史风扇功率的差值,确定同一历史时间点的历史消耗功率;
第一拟合子模块,被配置为根据第一拟合算法和不同历史时间点的历史消耗功率,拟合出功耗输入曲线;
所述第一拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
可选地,所述第二拟合模块包括:
第二确定子模块,被配置为根据同一历史时间点的历史系统温度与目标温度的差值,确定同一历史时间点的历史温差;
第二拟合子模块,被配置为根据第二拟合算法和不同历史时间点的历史温差,拟合出温度输入曲线;
所述第二拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
可选地,所述预设的功率控制因子包括:第一功率转速因子Kp1和第一功率转速抑制因子Kd1
所述第一确定模块包括:
第一调整子模块,被配置为根据功耗输入曲线调整Kd1
第一确定子模块,被配置为根据调整后的Kd1、Kp1和当前时间点的风扇的功率,确定第一风扇转速参数。
可选地,所述预设的温度控制因子包括:第二功率转速因子Kp2、第二功率转速控制因子Ki2和第二功率转速调整因子Kd2
所述第二确定模块包括:
第二确定子模块,被配置为根据所述目标温度和所述当前时间点的服务器的温度,确定当前时间点的当前温差;
第二调整子模块,被配置为根据当前温差调整Kp2
第三调整子模块,被配置为根据温度输入曲线调整Ki2和Kd2
第三确定子模块,被配置为根据调整后的Kp2、调整后的Ki2和调整后的Kd2,确定第二风扇转速参数。
第三方面,本发明提供一种温控系统,如上任一项所述系统配置与所述温控系统中;
所述温控系统包括:第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元、第四比较单元、第五比较单元、PD单元和PID单元307;
所述第一比较单元分别与PD单元的输入端、风扇系统的输出端和整机功率系统的输出端信号连接;第二比较单元分别与PID单元307的输入端、风扇系统的输出端和整机温度系统的输出端信号连接;第三比较单元的输入端与PD单元的输出端信号连接,第三比较单元的输出端与第五比较单元的输入端信号连接;第四比较单元的输入端与PID单元307的输出端信号连接,第四比较单元的输出端与第五比较单元的输入端信号连接;第五比较单元的输出端与风扇系统的输入端通信连接;
所述第一比较单元用于对比当前系统功率P1和当前风扇功率P2,以得到当前消耗功率P3;
所述第二比较单元用于对比目标温度T0和当前系统温度T1,以得到当前温差T2;
所述第三比较单元用于通过PD单元,并根据当前消耗功率P3和功率输入曲线得到第一风扇转速参数S1;
所述第四比较单元用于通过PID单元307,并根据当前温差T2和温度输入曲线得到第二风扇转速参数S2;
所述第五比较单元对比第一风扇转速参数S1和第二风扇转速参数S2,以得到第三风扇转速参数S3,并将第三风扇转速参数S3输入至风扇系统,以使风扇系统根据第三风扇转速参数S3,调节风扇的转速。
本发明实施例提供的服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统,通过拟合出功耗输入曲线和温度输入曲线,能够不间断的对风扇转速进行控制,从而保证了风扇能够稳定高效的对服务器进行散热;同时,通过由系统功率和风扇功率确定的第一风扇转速参数,以及由服务器的温度和目标温度确定第二风扇转速参数共同调控风扇的转速,如此能够防止产生正反馈现象的发送,即避免因风扇转速增加,致使风扇功率随之增加,从而使得风扇功率增加导致风扇转速增加,如此陷入循环中,造成调速系统失效的情况发生。
附图说明
图1为本申请一实施例的服务器的风扇控制方法的示意性流程图;
图2为本申请一实施例的CPU在仿真过程中的功率变化图;
图3为本申请一实施例的CPU在仿真过程中的使用率变化图;
图4为本申请一实施例的通过仿真获得的功率输入曲线图;
图5为本申请一实施例的阶跃函数的参考图;
图6为本申请一实施例的风扇在仿真过程中的功率变化图;
图7为本申请一实施例的风扇的功率输入和转速输出的仿真图;
图8为本申请一实施例的服务器的风扇控制系统的示意性结构图;
图9为本申请一实施例的温控系统的示意性结构图。
附图标记
200、风扇控制系统;201、第一获取模块;202、第一拟合模块;203、第一确定模块;204、第二获取模块;205、第二拟合模块;206、第二确定模块;207、第三确定模块;208、调节模块;301、第一比较单元;302、第二比较单元;303、第三比较单元;304、第四比较单元;305、第五比较单元;306、PD单元;307、PID单元307;308、功率比较单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在本发明中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
首先对以下实施例所涉及的专有名词进行解释:
PID控制:Proportional(比例)、Integral(积分)、Differential(微分)的缩写。顾名思义,PID控制算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法。
开环控制:指一个输出只受系统输入控制的没有反馈回路的系统。
闭环控制:把控制系统输出量的一部分或全部,通过一定方法和装置反送回系统的输入端,然后将反馈信息与原输入信息进行比较,再将比较的结果施加于系统进行控制,避免系统偏离预定目标。
正反馈:正反馈是指受控部分发出反馈信息,其方向与控制信息一致,可以促进或加强控制部分的活动。
负反馈:反馈又称回馈,是控制论的基本概念,指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入,进而影响系统功能的过程。
比例环节:即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t),偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用以减小误差。当偏差e=0时,控制作用也为0。因此,比例控制是基于偏差进行调节的,即有差调节。
积分环节:能对误差进行记忆,主要用于消除静差,提高系统的无差度,积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti,Ti越大,积分作用越弱,反之则越强。
微分环节:能反映偏差信号的变化趋势(变化速率),并能在偏差信号值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减小调节时间。
最小二乘法:最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。
第一方面,本发明提供一种服务器的风扇控制方法,结合图1,所述方法包括步骤S101至步骤S101:
步骤S101:获取历史系统功率和历史风扇功率。
其中,所述历史系统功率为服务器的在不同历史时间点的功率,也即系统功率;所述历史风扇功率为风扇在不同历史时间点的功率,也即风扇功率。
例如,根据用户设定的参数N和M,依时间次序,记录N个、时间间隔为M的系统的功率与风扇的功率,并将第N个系统的功率与第N个风扇的功率保存为当前的系统的功率与风扇的功率。本实施例不对N与M的具体数值进行限定。如此可将记录的数据用作第一拟合算法的拟合输入数据。
其中,系统的功率可通过服务器中各个器件的参数计算得到,风扇的功率可通过风扇的相关参数计算得到,本实施例不对系统的功率和风扇的功率做具体限定。
步骤S102:根据历史系统功率和历史风扇功率,拟合出功耗输入曲线。
在一种可选的实施例中,所述根据历史系统功率和历史风扇功率,拟合出功耗输入曲线,包括:
根据同一历史时间点的历史系统功率与历史风扇功率的差值,确定同一历史时间点的历史消耗功率;
根据第一拟合算法和不同历史时间点的历史消耗功率,拟合出功耗输入曲线;
所述第一拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。在本实施例中,所述第一拟合算法为最小二乘法。
具体的,将同一时间点的系统功率减去风扇功率,从而获取到相应的系统消耗功率;然后采用最小二乘法获取到最小二乘法的曲线,即功耗输入曲线。
其中,所谓最小二乘,其实也可以叫做最小平方和,其目的就是通过最小化误差的平方和,使得拟合对象无限接近目标对象。换句话说,最小二乘法可以用于对函数的拟合。其数学描述为:
Figure BDA0003450342560000091
其中:Q为期望误差,也即系统希望的拟合的功耗与实际测量的功耗之间的最小误差;yie为所求函数原型:y=anxn+an-1xn-1+...+a1x+a0),即由系统通过上述函数原型实时拟合出的功率,包括拟合的系统的功率和拟合的风扇的功率;yi为记录的历史功率,包括历史系统功率和历史风扇功率。其中,yie为不同系统自定义的函数且该函数的阶数可以自行调整,本实施例不做限定。在本实施例中,对于温度与功率可将其分别视为一个独立的系统,根据不同系统选定变化曲线阶数。本方案实施过程中,取样时间(数据个数)是由系统对比分析决定的,不同系统对于曲线拟合的数据量的要求不同。
本实施例中,取样时间(获取历史系统功率和历史风扇功率的时间点)是由系统对比分析决定的,不同系统对于曲线拟合的数据量的要求不同。
下面给出一种通用计算方法可供参考:
设函数原型为:
y=anxn+an-1xn-1+...+a1x+a0
y为某时间点的系统功率或风扇功率,x为时间。如此,系统在未取样的点也能取到值,从而便于系统的计算控制。
在有多组数据时,将函数原型转化为矩阵形式:X*A=Y
Figure BDA0003450342560000092
式中:X与Y是成对出现的,即是由系统在X时间点记录的系统功率或风扇功率;A=[a0 a1 ...... an]T,Y=[y0 y1 ...... yn]T
如:在x1时间点的采集到的系统功率是y1;在x2时间点的采集到的系统功率是y2。
将上述公式展开得到:
a0+a1x1+...+an-1x1 n-1+anx1 n=y1
a0+a1x2+...+an-1x2 n-1+anx2 n=y2
a0+anx1+...+an-1xn n-1+anxn n=yn
展开后的公式以矩阵形式描述为:
Figure BDA0003450342560000101
即为:XA=Y。
如此,根据
Figure BDA0003450342560000102
公式,我们需要一个最小的误差值即为:
Q=min|XA-Y|2。其中:X与Y为已知值,A即为系统需要求得的参数。
乘开Q=min|XA-Y|2,并通过矩阵计算为:
Q=ATXTXA-2ATXTY+YTY
为求矩阵Q的最小值,需使矩阵Q对矩阵A的函数取极小值;而对于函数Q=ATXTXA-2ATXTY+YTY而言,其极小值即为最小值,即该函数的偏导为0,具体如下:
Figure BDA0003450342560000103
化简为:
Figure BDA0003450342560000104
求偏导过程略最终结果:
A=(XTX)-1XTY
其中:由此可以求取a0、……、an的值,反带回函数原型(y=anxn+an-1xn-1+...+a1x+a0)即可求得第一拟合曲线。
在服务器上通过运行大型软件并对服务器中CPU施压进行仿真,得到图2和图3,并记录CPU的功率的变化结果,此处以CPU的功率代表系统的功率,得到表一:
表一
时间S 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
功率W 31.02 35.39 45.54 98.11 123.15 130.09 152.22 160.68 161.23 161.35
其计算获得的关于时间的函数以y(t)=-0.2954x3+2.706x2+14.06x+31.02为例。从图4中可以直观的看出,经过拟合后的曲线将系统在2s-3s时功率的剧烈跃迁转化为平缓的输入,将近似阶跃冲击减缓为比例输入,对于平缓风扇转速提高性能有较大改善。克服了离散控制函数的阶梯式响应,使系统对于输入的微分环节的预测更加合理,对于积分环节的误差积累运算更精确。
步骤S103:根据当前时间点的风扇的功率、功耗输入曲线和预设的功率控制因子,确定第一风扇转速参数。
在一种可选的实施例中,所述预设的功率控制因子包括:第一功率转速因子Kp1和第一功率转速抑制因子Kd1
所述根据当前时间点的风扇的功率、功耗输入曲线和预设的功率控制因子,确定第一风扇转速参数,包括:
根据功耗输入曲线调整Kd1
根据调整后的Kd1、Kp1和当前时间点的风扇的功率,确定第一风扇转速参数。
具体的,将相关的数据带入PD控制公式:
Figure BDA0003450342560000111
其中,Kp、Kd分别对应Kp1、Kd1;Kp为功率转速因子,由不同系统通过测试得到;Kd为功率转速抑制因子,其作用是抑制功率剧烈变化下的风扇转速的过高变化;F(t)为上一步获取得到的第一拟合曲线所对应的函数;P0为当前时间点的风扇的功率。如此,S1即为第一风扇转速参数。
进一步的,PD控制,即比例-微分控制,普通的PD控制一般应用在负反馈系统中,根据偏差量进行控制。
本申请的PD控制的输入信号为系统功率。本实施例中的系统功率并不是可控变量,故功率调节部分为典型的开环控制系统。其数学描述为:
Figure BDA0003450342560000121
其中,Kp为比例增益;u(t)为输出量;r(t)为输入量;Td为微分系数;t表示某时刻。Kp与Td这两个系数取值的不同,决定了各个部分对于输出结果的影响程度。同时,对于微分环节,系统的需求是尽可能的减少其剧烈变化。因此Td为负系数。
如此,根据不同系统的要求选取不同的Kp与Td值,可达到不同控制效果。具体的,Kp增大,风扇功率对于调控结果的影响变大,风扇功率对于风扇转速的影响变大;Kp*Td,对风扇功率的变化有抑制效果。如此可根据风扇功率的变化程度,减少剧烈调控的效果,从而可将风扇调速曲线平缓化的功能,解决了风扇剧烈变化弊端。
而对于Kp的选择,在服务器空载运行时,Kp*P=S,其中,P为当前系统的输入功率,S为风扇转速。风扇转速刚好维持系统的温度稳定在需求的空载温度,同样Kp也可以根据不同的应用场景进行定制化选择。
在仿真的过程中,以连续时间函数作为仿真对象,因为本方案会将离散取样数据拟合成连续曲线;输出为风扇转速,输入为实时的系统的功率和风扇的功率;根据服务器的使用,理想的极限情况是服务器的系统功率产生阶跃变化,但是现实中是不会产生阶跃变化的效果的,以
Figure BDA0003450342560000122
替代。
结合图5,图5为阶跃函数(在某时函数产生跳变,此图为0时刻)。具体的,
Figure BDA0003450342560000131
函数与现实的功率增长曲线比较相似,但在[0,1]区间内特别是0点附近,因为
Figure BDA0003450342560000132
的数学特性,
Figure BDA0003450342560000133
会产生近似阶跃函数的跳变,使其变化率即微分值趋近于无穷大,即为激增曲线,这种情况在服务器实际使用过程中不会发生,仅作为理想情况进行考虑;同时,
Figure BDA0003450342560000134
在(1,+∞)区间内即不是激增曲线。而由于服务器的输入功率在开始阶段的增加是平缓的,这是由电源的本身的电子特性决定的,故在[0,1]区间内由幂函数替代,调整比例使其在点1时与
Figure BDA0003450342560000135
连续。获得输入函数:
Figure BDA0003450342560000136
其图像如下:
途中比较明显的看出功率输入有一个陡峭的上升阶段,这正是我们模仿的极限情况。
上述过程的简单数学推导如下:
Figure BDA0003450342560000137
Figure BDA0003450342560000138
其图像如图6;
将r(t)带入u(t):
当1<t≤10时
Figure BDA0003450342560000139
Figure BDA00034503425600001310
Figure BDA00034503425600001311
Figure BDA00034503425600001312
当0≤t<1时
Figure BDA00034503425600001313
u(t)=Kp400t3-1200KpTdt2
令1200KpTd=Kdl
Kp400=Kpl
u(t)=Kplt3-Kdlt2
其中,r(t)取输入的比例系数为400,如此在t=10时,系统的功率与实际负载极限功率相差无几。而选取Kp=300,Kd=250,Kpl=100,Kdl=50是为了在同一图像中直观的看出控制效果,实际使用中应按照不同产品进行系数选择。
结合图7,从图7中可直观的看出在控制风扇的功率的情况下,风扇转速的输出曲线,如此即使在风扇的功率剧烈跳变的时刻,也能对风扇转速进行平缓的控制,从而不会造成风扇极速变换的情况,进而有效的保护了风扇,减少服务器系统内气流的剧烈波动,减少噪音。
例如,考虑横坐标为时间单位为S,10S内系统的温度可能并未有明显增加,但风扇的功率影响的控制量已经在系统发热前预先进行了干预,后续服务器的温度会随之增加,在本申请中服务器的温度则会被很好的抑制,从而不会产生超温度极限的情况发生。
本发明将风扇的功率的变化作为风扇调速的一个重要输入,以根据风扇的功率的不同对风扇转速进行控制,从而可对于抑制功率剧烈变化造成的风扇转速剧烈增加,使控制输出量变得平缓有着显著的作用。
步骤S104:获取历史系统温度和目标温度。
其中,所述历史系统温度为服务器的在不同历史时间点的温度,也即历史温度;所述目标温度为预设的服务器的理想温度,在本实施例中目标温度为系统设定的固定不变的温度控制的基准。
具体的,根据用户设定的参数N和M,依时间次序,记录N个、时间间隔为M的历史系统温度与目标温度,并将第N个系统的温度与第N个目标温度保存为当前的系统的温度和目标温度。
步骤S105:根据历史系统温度和目标温度,拟合出温度输入曲线。
其中,拟合温度输入曲线的过程与拟合功率输入曲线的方式基本一致,不同带你在于输入的参数不同。
在一种可选的实施例中,所述根据历史系统温度和目标温度,拟合出温度输入曲线,包括:
根据同一历史时间点的历史系统温度与目标温度的差值,确定同一历史时间点的历史温差;
根据第二拟合算法和不同历史时间点的历史温差,拟合出温度输入曲线;
所述第二拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
本实施例通过拟合功耗输入曲线,克服了离散取样的不连续的特点,使系统对于输入的微分环节的预测更加合理,对于积分环节的误差积累运算更精确。
步骤S106:根据目标温度、当前时间点的服务器的温度、温度输入曲线和预设的温度控制因子,确定第二风扇转速参数。
在一种可选的实施例中,所述预设的温度控制因子包括:第二功率转速因子Kp2、第二功率转速控制因子Ki2和第二功率转速调整因子Kd2
所述根据目标温度、当前时间点的服务器的温度、温度输入曲线和预设的温度控制因子,确定第二风扇转速参数,包括:
根据所述目标温度和所述当前时间点的服务器的温度,确定当前时间点的当前温差;
根据当前温差调整Kp2
根据温度输入曲线调整Ki2和Kd2
根据调整后的Kp2、调整后的Ki2和调整后的Kd2,确定第二风扇转速参数。
具体的,将获取历史温差T2用于PID控制环节的输入。在本实施例中,PID的参数为:Kp,Ki和Kd。其中,Kp,Ki,Kd分别对应Kp2,Ki2,Kd2
由最小二乘法拟合的温度输入曲线是:y=F(t);
将相关参数带入公式:
Figure BDA0003450342560000151
其中:t为当前时刻;F(t)为当前时刻的温度值。如此,u(t)即为输出的第二风扇转速参数S2。
步骤S107:根据所述第一风扇转速参数和第二风扇转速参数,确定风扇的调控转速。
在本实施例中,通过将第一风扇转速参数与第二风扇转速参数相加,计算得到调控转速。其中,可根据实际情况调整第一风扇转速参数和第二风扇转速参数相对比例,以确定调控转速。
步骤S108:根据所述调控转速调节风扇的转速。也即,将风扇的转速调至调控转速。
本发明实施例提供的服务器的风扇控制方法,将功率与温度的同时进行参考以控制风扇的转速,使风扇的功率作为提前控制量,相当于提前了风扇的控制时间,从而使得风扇反应速度变快,温度上升的最大值不会像单一温度控制那么高,进而防止温度、功率升高使风扇突然加速,服务器因风扇的突然加速而产生空气的震荡,进而使得服务器工作的噪音变大的问题发生。同时,将离散的输入值进行曲线化。将输入数据与历史数据相关联,从而在系统采用PID的方式进行温度控制时,使得系统积分与微分的结果更准确。另外,对于温控系统而言,将输入值进行曲线化使温控系统的输入平缓,从而防止风扇突然加速,同时曲线化使得系统的输入函数可见,进而使得服务器的温控系统中的积分和微分更准确,能够有效提高散热的效率。
第二方面,本实施例提供一种服务器的风扇控制系统200,结合图8,所述服务器的风扇控制系统200包括:
第一获取模块201,被配置为获取历史系统功率和历史风扇功率,所述历史系统功率为服务器的在不同历史时间点的功率,所述历史风扇功率为风扇在不同历史时间点的功率;
第一拟合模块202,被配置为根据历史系统功率和历史风扇功率,拟合出功耗输入曲线;
第一确定模块203,被配置为根据当前时间点的风扇的功率、功耗输入曲线和预设的功率控制因子,确定第一风扇转速参数;
第二获取模块204,被配置为获取历史系统温度和目标温度,所述历史系统温度为服务器的在不同历史时间点的温度,所述目标温度为预设的服务器的理想温度;
第二拟合模块205,被配置为根据历史系统温度和目标温度,拟合出温度输入曲线;
第二确定模块206,被配置为根据目标温度、当前时间点的服务器的温度、温度输入曲线和预设的温度控制因子,确定第二风扇转速参数;
第三确定模块207,被配置为根据所述第一风扇转速参数和第二风扇转速参数,确定风扇的调控转速;
调节模块208,被配置为根据所述调控转速调节风扇的转速。
在一种可选的实施例中,所述第一拟合模块202,包括:
第一确定子模块,被配置为根据同一历史时间点的历史系统功率与历史风扇功率的差值,确定同一历史时间点的历史消耗功率;
第一拟合子模块,被配置为根据第一拟合算法和不同历史时间点的历史消耗功率,拟合出功耗输入曲线;
所述第一拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
在一种可选的实施例中,所述第二拟合模块204包括:
第二确定子模块,被配置为根据同一历史时间点的历史系统温度与目标温度的差值,确定同一历史时间点的历史温差;
第二拟合子模块,被配置为根据第二拟合算法和不同历史时间点的历史温差,拟合出温度输入曲线;
所述第二拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
在一种可选的实施例中,所述预设的功率控制因子包括:第一功率转速因子Kp1和第一功率转速抑制因子Kd1
所述第一确定模块203包括:
第一调整子模块,被配置为根据功耗输入曲线调整Kd1
第一确定子模块,被配置为根据调整后的Kd1、Kp1和当前时间点的风扇的功率,确定第一风扇转速参数。
在一种可选的实施例中,所述预设的温度控制因子包括:第二功率转速因子Kp2、第二功率转速控制因子Ki2和第二功率转速调整因子Kd2
所述第二确定模块205包括:
第二确定子模块,被配置为根据所述目标温度和所述当前时间点的服务器的温度,确定当前时间点的当前温差;
第二调整子模块,被配置为根据当前温差调整Kp2
第三调整子模块,被配置为根据温度输入曲线调整Ki2和Kd2
第三确定子模块,被配置为根据调整后的Kp2、调整后的Ki2和调整后的Kd2,确定第二风扇转速参数。
第三方面,本实施例提供一种温控系统,上述服务器的风扇控制系统200于所述温控系统。
结合图9,所述温控系统包括:第一比较单元301、第二比较单元302、第三比较单元303、第四比较单元304、第五比较单元305、PD单元306和PID单元307。
所述第一比较单元301分别与PD单元306的输入端、风扇系统的输出端和整机功率系统的输出端信号连接;第二比较单元302分别与PID单元307的输入端、风扇系统的输出端和整机温度系统的输出端信号连接;第三比较单元303的输入端与PD单元306的输出端信号连接,第三比较单元303的输出端与第五比较单元305的输入端信号连接;第四比较单元304的输入端与PID单元307的输出端信号连接,第四比较单元304的输出端与第五比较单元305的输入端信号连接;第五比较单元305的输出端与风扇系统的输入端通信连接。
所述第一比较单元301用于对比当前系统功率P1和当前风扇功率P2,以得到当前消耗功率P3;
所述第二比较单元302用于对比目标温度T0和当前系统温度T1,以得到当前温差T2;
所述第三比较单元303用于通过PD单元306,并根据当前消耗功率P3和功率输入曲线得到第一风扇转速参数S1;
所述第四比较单元304用于通过PID单元307,并根据当前温差T2和温度输入曲线得到第二风扇转速参数S2;
所述第五比较单元305对比第一风扇转速参数S1和第二风扇转速参数S2,以得到第三风扇转速参数S3,并将第三风扇转速参数S3输入至风扇系统,以使风扇系统根据第三风扇转速参数S3,调节风扇的转速。
进一步的,所述风扇系统用于向第一比较单元301反馈风扇的当前转速,向第二比较单元302反馈当前系统温度T1。整机功率系统用于向第一比较单元301反馈当前系统功率P1。整机温度系统用于向第二比较单元302反馈目标温度T0。
进一步的,PD单元306包括:第一比例子单元和第一微分子单元。PID单元307包括:积分子单元、第二比例子单元和第二微分子单元。
第一比例子单元用于根据当前时间点的风扇的功率和Kp1计算得到第一比例参数。第一微分子单元用于根据功耗输入曲线和Kd1计算得到第一微分参数。所述第三比较单元303还用于根据第一比例参数和第一微分参数得到第一风扇转速参数S1。
积分子单元用于根据温度输入曲线和Ki2计算得到积分参数。第二比例子单元用于根据当前温差和Kp2计算得到第二比例参数。第二微分子单元用于根据温度输入曲线和Kd2计算得到第二微分参数。所述第四比较单元304还用于根据积分参数、第二比例参数和第二微分参数得到第二风扇转速参数S2。
所述温控系统还包括:转速功率比单元308。
转速功率比单元308的输入端与风扇系统连接,转动功率比单元308的输出端与第一比较单元301的输入端连接。
所述转速功率比单元308用于根据风扇的当前转速计算出当前风扇功率P2。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种服务器的风扇控制方法,其特征在于,所述方法包括:
获取历史系统功率和历史风扇功率,所述历史系统功率为服务器的在不同历史时间点的功率,所述历史风扇功率为风扇在不同历史时间点的功率;
根据历史系统功率和历史风扇功率,拟合出功耗输入曲线;
根据当前时间点的风扇的功率、功耗输入曲线和预设的功率控制因子,确定第一风扇转速参数;
获取历史系统温度和目标温度,所述历史系统温度为服务器的在不同历史时间点的温度,所述目标温度为预设的服务器的理想温度;
根据历史系统温度和目标温度,拟合出温度输入曲线;
根据目标温度、当前时间点的服务器的温度、温度输入曲线和预设的温度控制因子,确定第二风扇转速参数;
根据所述第一风扇转速参数和第二风扇转速参数,确定风扇的调控转速;
根据所述调控转速调节风扇的转速。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据历史系统功率和历史风扇功率,拟合出功耗输入曲线,包括:
根据同一历史时间点的历史系统功率与历史风扇功率的差值,确定同一历史时间点的历史消耗功率;
根据第一拟合算法和不同历史时间点的历史消耗功率,拟合出功耗输入曲线;
所述第一拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据历史系统温度和目标温度,拟合出温度输入曲线,包括:
根据同一历史时间点的历史系统温度与目标温度的差值,确定同一历史时间点的历史温差;
根据第二拟合算法和不同历史时间点的历史温差,拟合出温度输入曲线;
所述第二拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设的功率控制因子包括:第一功率转速因子Kp1和第一功率转速抑制因子Kd1
所述根据当前时间点的风扇的功率、功耗输入曲线和预设的功率控制因子,确定第一风扇转速参数,包括:
根据功耗输入曲线调整Kd1
根据调整后的Kd1、Kp1和当前时间点的风扇的功率,确定第一风扇转速参数。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设的温度控制因子包括:第二功率转速因子Kp2、第二功率转速控制因子Ki2和第二功率转速调整因子Kd2
所述根据目标温度、当前时间点的服务器的温度、温度输入曲线和预设的温度控制因子,确定第二风扇转速参数,包括:
根据所述目标温度和所述当前时间点的服务器的温度,确定当前时间点的当前温差;
根据当前温差调整Kp2
根据温度输入曲线调整Ki2和Kd2
根据调整后的Kp2、调整后的Ki2和调整后的Kd2,确定第二风扇转速参数。
6.一种服务器的风扇控制系统,其特征在于,所述系统包括:
第一获取模块,被配置为获取历史系统功率和历史风扇功率,所述历史系统功率为服务器的在不同历史时间点的功率,所述历史风扇功率为风扇在不同历史时间点的功率;
第一拟合模块,被配置为根据历史系统功率和历史风扇功率,拟合出功耗输入曲线;
第一确定模块,被配置为根据当前时间点的风扇的功率、功耗输入曲线和预设的功率控制因子,确定第一风扇转速参数;
第二获取模块,被配置为获取历史系统温度和目标温度,所述历史系统温度为服务器的在不同历史时间点的温度,所述目标温度为预设的服务器的理想温度;
第二拟合模块,被配置为根据历史系统温度和目标温度,拟合出温度输入曲线;
第二确定模块,被配置为根据目标温度、当前时间点的服务器的温度、温度输入曲线和预设的温度控制因子,确定第二风扇转速参数;
第三确定模块,被配置为根据所述第一风扇转速参数和第二风扇转速参数,确定风扇的调控转速;
调节模块,被配置为根据所述调控转速调节风扇的转速。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述第一拟合模块,包括:
第一确定子模块,被配置为根据同一历史时间点的历史系统功率与历史风扇功率的差值,确定同一历史时间点的历史消耗功率;
第一拟合子模块,被配置为根据第一拟合算法和不同历史时间点的历史消耗功率,拟合出功耗输入曲线;
所述第一拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述第二拟合模块包括:
第二确定子模块,被配置为根据同一历史时间点的历史系统温度与目标温度的差值,确定同一历史时间点的历史温差;
第二拟合子模块,被配置为根据第二拟合算法和不同历史时间点的历史温差,拟合出温度输入曲线;
所述第二拟合算法包括:最小二乘法、高斯拟合法或比例拟合法。
9.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述预设的功率控制因子包括:第一功率转速因子Kp1和第一功率转速抑制因子Kd1
所述第一确定模块包括:
第一调整子模块,被配置为根据功耗输入曲线调整Kd1
第一确定子模块,被配置为根据调整后的Kd1、Kp1和当前时间点的风扇的功率,确定第一风扇转速参数。
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述预设的温度控制因子包括:第二功率转速因子Kp2、第二功率转速控制因子Ki2和第二功率转速调整因子Kd2
所述第二确定模块包括:
第二确定子模块,被配置为根据所述目标温度和所述当前时间点的服务器的温度,确定当前时间点的当前温差;
第二调整子模块,被配置为根据当前温差调整Kp2
第三调整子模块,被配置为根据温度输入曲线调整Ki2和Kd2
第三确定子模块,被配置为根据调整后的Kp2、调整后的Ki2和调整后的Kd2,确定第二风扇转速参数。
11.一种温控系统,其特征在于,如权利要求6至10任一项所述系统配置与所述温控系统中;
所述温控系统包括:第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元、第四比较单元、第五比较单元、PD单元和PID单元307;
所述第一比较单元分别与PD单元的输入端、风扇系统的输出端和整机功率系统的输出端信号连接;第二比较单元分别与PID单元307的输入端、风扇系统的输出端和整机温度系统的输出端信号连接;第三比较单元的输入端与PD单元的输出端信号连接,第三比较单元的输出端与第五比较单元的输入端信号连接;第四比较单元的输入端与PID单元307的输出端信号连接,第四比较单元的输出端与第五比较单元的输入端信号连接;第五比较单元的输出端与风扇系统的输入端通信连接;
所述第一比较单元用于对比当前系统功率P1和当前风扇功率P2,以得到当前消耗功率P3;
所述第二比较单元用于对比目标温度T0和当前系统温度T1,以得到当前温差T2;
所述第三比较单元用于通过PD单元,并根据当前消耗功率P3和功率输入曲线得到第一风扇转速参数S1;
所述第四比较单元用于通过PID单元307,并根据当前温差T2和温度输入曲线得到第二风扇转速参数S2;
所述第五比较单元对比第一风扇转速参数S1和第二风扇转速参数S2,以得到第三风扇转速参数S3,并将第三风扇转速参数S3输入至风扇系统,以使风扇系统根据第三风扇转速参数S3,调节风扇的转速。
CN202111674121.0A 2021-12-31 2021-12-31 服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统 Pending CN114546073A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111674121.0A CN114546073A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111674121.0A CN114546073A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114546073A true CN114546073A (zh) 2022-05-27

Family

ID=81669689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111674121.0A Pending CN114546073A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114546073A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116048160A (zh) * 2023-02-23 2023-05-02 苏州浪潮智能科技有限公司 电源的散热系统的控制方法、控制装置及电子设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200810345A (en) * 2005-11-23 2008-02-16 Standard Microsyst Smc Ramp rate closed-loop control (RRCC) for PC cooling fans
TW201111963A (en) * 2009-09-30 2011-04-01 Ibm Fan control system and method for a computer system
CN106194806A (zh) * 2015-02-25 2016-12-07 广达电脑股份有限公司 风扇能率控制系统、方法与非暂态计算机可读储存介质
CN110067765A (zh) * 2019-04-19 2019-07-30 苏州浪潮智能科技有限公司 一种服务器系统风扇pid调速控制计算方法与系统
CN110397616A (zh) * 2019-08-12 2019-11-01 珠海广通汽车有限公司 散热风扇控制方法、散热系统及高压电源分配箱
CN112772008A (zh) * 2018-07-17 2021-05-07 施耐德电气It公司 天花板引导遏制系统中的平衡气流的方法
CN113534936A (zh) * 2021-09-14 2021-10-22 苏州浪潮智能科技有限公司 一种服务器风扇转速控制方法、装置、设备及介质

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200810345A (en) * 2005-11-23 2008-02-16 Standard Microsyst Smc Ramp rate closed-loop control (RRCC) for PC cooling fans
TW201111963A (en) * 2009-09-30 2011-04-01 Ibm Fan control system and method for a computer system
CN106194806A (zh) * 2015-02-25 2016-12-07 广达电脑股份有限公司 风扇能率控制系统、方法与非暂态计算机可读储存介质
CN112772008A (zh) * 2018-07-17 2021-05-07 施耐德电气It公司 天花板引导遏制系统中的平衡气流的方法
CN110067765A (zh) * 2019-04-19 2019-07-30 苏州浪潮智能科技有限公司 一种服务器系统风扇pid调速控制计算方法与系统
CN110397616A (zh) * 2019-08-12 2019-11-01 珠海广通汽车有限公司 散热风扇控制方法、散热系统及高压电源分配箱
CN113534936A (zh) * 2021-09-14 2021-10-22 苏州浪潮智能科技有限公司 一种服务器风扇转速控制方法、装置、设备及介质

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116048160A (zh) * 2023-02-23 2023-05-02 苏州浪潮智能科技有限公司 电源的散热系统的控制方法、控制装置及电子设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3842291B2 (ja) 多変数予測コントローラに独立フィードフォワード制御を組込む方法
JP3370673B2 (ja) パターン認識適応型コントローラ
US20220154689A1 (en) Method for operating a wind turbine, controller, wind turbine and wind farm
CN114546073A (zh) 服务器的风扇控制方法及其系统、温控系统
CN113048017B (zh) 基于内模控制的风电机组有功功率控制优化方法及系统
CN113883008B (zh) 一种可抑制多扰动因素的风机模糊自适应变桨距控制方法
CN109253099A (zh) 一种基站风扇控制方法及装置
JP2003195905A (ja) 制御装置および温度調節器
JP2008165674A (ja) Pid制御方法及びpid制御装置
CN109424570B (zh) 一种风扇的控制方法及装置
JP2019168777A (ja) 制御系設計支援装置、制御系設計支援方法、及び制御系設計支援プログラム
CN1124529C (zh) 对一个具有多个耦合的被调参数的系统进行调节的调节装置
CN113032968B (zh) 双馈风机控制器参数辨识方法及装置
CN108039712B (zh) 汽轮机一次调频方法和装置、及存储介质和处理器
JP3869388B2 (ja) 温度調節器
CN113009939B (zh) 温度控制方法、系统和计算机可读存储介质
JP5581528B1 (ja) 制御パラメータ決定装置、方法、及びプログラム、並びに、制御器及び最適化制御システム
JP2004272634A (ja) ファジィ・pid制御方法及びその装置並びにプログラム
CN112682392B (zh) 液压控制方法和装置
CN114922842A (zh) 风扇调速控制方法、装置、设备及可读存储介质
CN110912209B (zh) 火电机组机跟随方式下一次调频优化方法及装置和介质
CN111513839B (zh) 电外科手术系统及控制方法
CN112838592B (zh) 一种荷源协调日前调度方法、装置及系统
CN111864812A (zh) 一种适用于新能源微电网的快速功率控制方法和装置
CN114527659B (zh) 一种火电机组主动模式识别控制方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination