CN117366800A - 基于模糊pid控制的跨临界二氧化碳制冷系统 - Google Patents
基于模糊pid控制的跨临界二氧化碳制冷系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及系统控制技术领域，具体涉及基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统。该系统包括：获取初始模糊规则表；获取滤波函数曲线，将其划分为波动时间段和非波动时间段；对于波动时间段，根据其内的节能空调输出信号值获取信号判断阈值和信号变化值，并基于此获取比例参数的更新方向；对于非波动时间段，获取其若干更新时间段，根据更新时间段的节能空调输出信号获取积分参数和微分参数的更新方向；根据模糊规则表的模糊量获取其的总体特征值和总体方差；并基于两者获取调整策略得到最终模糊规则表；根据最终模糊规则调整表完成对跨临界二氧化碳制冷系统的控制。本发明完成模糊规则表的自我更新，达到更好的模糊PID控制效果。
Description
技术领域
本发明涉及系统控制技术领域，具体涉及基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统。
背景技术
PID控制系统是一种成熟的数电控制系统，它具有原理简单，鲁棒性强，使用面广的优点，被广泛应用于节能空调制冷控制领域。模糊PID控制是在PID控制系统的基础上结合模糊数学的理论，基于工程师的场景经验进行模糊推理，构建模糊规则，达到使PID控制系统的节能空调制冷控制更精确，输出数据的波动更小的目的。在现有的跨临界二氧化碳节能空调制冷系统中已有成熟的使用经验。
节能空调是根据自然物理现象“水蒸发效率”原理：当热空气经过实际换热面积100倍有水蒸发的湿帘时，其大量的热将被空气吸收，从而实现空气降温的过程。其特点是不用压缩机，与传统空调相比更加节能环保，并且附带有新鲜的空气。
由于基于模糊PID控制的系统需要工程师针对场景进行模糊推理，构建模糊规则，这一过程决定了PID控制系统的效果，对工程师的经验要求和技术要求很高。现有解决方式多采用机器学习算法对模糊量化值参数进行优化选择，达到自适应的模糊PID控制效果。但在构建模糊规则表时，依旧需要结合工程师经验对模糊规则表进行构建，这一过程消耗时间长，难度大，且因人为因素的存在可能使PID的控制效果不理想。
发明内容
为了解决PID的控制制冷效果不理想的技术问题，本发明提供基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，所采用的技术方案具体如下：
本发明提出了基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，该系统包括以下模块：
数据采集模块，用于根据节能空调获取不同参数的初始模糊规则表和理想值以及节能空调输出信号与时间的函数图；
波动时间段获取模块，用于对节能空调输出信号与时间的函数图进行滤波获取滤波函数曲线，将滤波函数曲线划分为波动时间段和非波动时间段；
更新方向获取模块，用于在每个波动时间段中，根据每个波动时间段的节能空调输出信号值获取信号判断阈值和信号变化值，根据信号判断阈值和信号变化值的关系判断波动时间段是否为噪声波动，根据判断结果获取比例参数的更新方向；将非波动时间段划分为若干更新时间段，根据更新时间段内的节能空调输出信号及其对应的理想值获取超调倍数，根据超调倍数获取积分参数的更新方向；根据相邻更新时间段内的节能空调输出信号的方差获取更新时间段对应的更新值，根据更新值获取微分参数的更新方向；
最终模糊规则表获取模块，用于根据每个初始模糊规则表的模糊量获取初始模糊规则表的总体特征值和总体方差；根据总体特征值和总体方差获取调整策略，根据调整策略获取最终模糊规则表；
控制模块，用于根据不同参数的最终模糊规则表完成对跨临界二氧化碳制冷系统的控制。
优选的，所述根据节能空调获取不同参数的初始模糊规则表和理想值以及节能空调输出信号与时间的函数图的方法为：
将偏差、偏差增量与比例参数、积分参数、微分参数三者中的任意一个组成初始模糊规则表，初始模糊规则表利用预设数字子集表示，初始模糊规则表中每个值记为模糊量；
预设节能空调在不同时间点的不同理想值，根据不同时间点的不同理想值组成一段时间内的节能空调输出信号与时间的函数图，所述函数图中y轴为节能空调输出信号，x轴为时间，所述节能空调输出信号为温度，其中每个时间点的不同理想值为到所述时间点的节能空调输出信号。
优选的，所述对节能空调输出信号与时间的函数图进行滤波获取滤波函数曲线，将滤波函数曲线划分为波动时间段和非波动时间段的方法为：
在节能空调输出信号与时间的函数图获取一个预设滤波窗口，在预设滤波窗口中使用滤波算法进行滤波获取滤波函数曲线；
对于滤波函数曲线求导获取滤波导数曲线，令导数小于预设阈值的时间点记为非波动时间点，将所有时间点中除了非波动时间点的时间点记为波动时间点，将连续的非波动时间点构成非波动时间段，将连续的波动时间点构成波动时间段。
优选的，所述根据每个波动时间段的节能空调输出信号值获取信号判断阈值和信号变化值的方法为：
获取波动时间段的开始时间点和结束时间点，令结束时间点和开始时间点的时间作差获取波动时间段的时间长度，将所述时间长度与预设斜率的乘积记为波动时间段内的信号判断阈值；
令开始时间点的节能空调输出信号值与结束时间点的节能空调输出信号值的差值的绝对值记为信号变化值。
优选的，所述根据信号判断阈值和信号变化值的关系判断波动时间段是否为噪声波动的方法为：
若信号变化值小于信号判断阈值，此时的波动时间段为噪声波动，若信号变化值大于等于信号判断阈值，此时的波动时间段为非噪声的波动时间段。
优选的，所述根据判断结果获取比例参数的更新方向的方法为：
获取非噪声的波动时间段的稳态值，所述稳态值最大为1，每个波动时间段的最后时刻对应的节能空调输出信号作为100％的稳态值；
将波动时间段内第一次达到90％稳态值的时间点记为第一时间，将第一时间到结束时间点的时间段记为波动分析段，获取波动分析段的导数曲线记为分析导数段，若分析导数段与x轴存在交点，比例参数的更新方向为抑制超调方向，若分析导数段的曲线与x轴不存在交点，比例参数的更新方向为抑制欠调方向。
优选的，所述根据更新时间段内的节能空调输出信号及其对应的理想值获取超调倍数，根据超调倍数获取积分参数的更新方向的方法为：
将更新时间段的所有节能空调输出信号求均值记为第一均值，将更新时间段的第一均值与其对应的理想值的差值记为第一差值，将第一差值与更新时间段的比值记为超调倍数；
若超调倍数大于预设阈值，积分参数的更新方向为抑制超调方向；若超调倍数小于预设阈值，积分参数的更新方向为抑制欠调方向，若超调倍数等于预设阈值，此时积分参数设计合理，停止更新。
优选的，所述根据相邻更新时间段内的节能空调输出信号的方差获取更新时间段对应的更新值，根据更新值获取微分参数的更新方向的方法为：
将更新时间段的所有节能空调输出信号求均值记为第一均值，将更新时间段的第一均值与其对应的理想值的差值记为第一差值，将第一差值与其对应的理想值的比值记为超调倍数；
若超调倍数大于预设阈值，积分参数的更新方向为抑制超调方向；若超调倍数小于预设阈值，积分参数的更新方向为抑制欠调方向，若超调倍数等于预设阈值，停止更新。
优选的，所述根据每个初始模糊规则表的模糊量获取初始模糊规则表的总体特征值和总体方差的方法为：
将每个初始模糊规则表的所有模糊量求和作为初始模糊规则表的总体特征值；
将每个初始模糊规则表的每一行模糊量求和，将每一行的求和结果组成偏差特征数列，将模糊规则表的每一列模糊量求和，将每一列的求和结果组成偏差增量特征数列，计算偏差特征数列的方差以及偏差增量特征数列的方差，将偏差特征数列和偏差增量特征数列的方差之和作为总体方差。
优选的，所述根据总体特征值和总体方差获取调整策略，根据调整策略获取最终模糊规则表的方法为：
总体特征值为正数，更新方向为抑制超调方向时对应总体方差的方差调整值为负向，总体特征值为正数，更新方向为抑制欠调方向时对应总体方差的方差调整值为正向，总体特征值为负数，更新方向为抑制超调方向时对应总体方差的方差调整值为正向，总体特征值为负数，更新方向为抑制欠调方向时对应总体方差的方差调整值为负向，总体特征值为零时，方差调整方向为正向；
若方差调整方向为正向，更新方向为抑制超调方向，调整策略为减小模糊量，若方差调整方向为正向，更新方向为抑制欠调方向，调整策略为增大模糊量，若方差调整方向为负向，更新方向为抑制超调方向，调整策略为减小模糊量，若方差调整方向为负向，更新方向为抑制欠调方向，调整策略为增大模糊量；
若调整策略为减小模糊量时，将规则模糊表中不为-3的位置记为可调整位置，若调整策略为减小模糊量时，将规则模糊表中不为3的位置记为可调整位置；将每个可调整位置上的模糊量根据调整策略进行增减，每次增减的单位为1，变化一个可调整位置获取一个调整规则表，计算每个调整规则表的总体方差，将总体方差对应最大的调整规则表记为最终模糊规则表。
本发明具有如下有益效果：本发明根据模糊规则表所控制参数与最终节能空调输出信号的关系，计算出三个参数的自我更新方向，提取了模糊规则表的效果信息。根据模糊规则表的分布特征，计算出总体特征值和总体方差，提取了模糊规则表数据分布的抽象含义。进一步根据更新方向、总体特征值和总体方差，构建一个模糊规则表的自我更新策略，完成模糊规则表的自我更新，达到更好的模糊PID控制效果。规避了模糊规则表规则调整中的人为因素，使模糊规则表获取的时间更短，获取难度降低，且使模糊推理规则更合理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明一个实施例所提供的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统流程图；
图2为滤波函数曲线和滤波导数曲线示意图；
图3为超调、欠调、噪声示意图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种锦灯笼宿萼的近红外光谱数据处理系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统实施例：
下面结合附图具体的说明本发明所提供的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统的具体方案。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统流程图，该系统包括：
数据采集模块，首先制作初始模糊规则表，所述初始模糊规则表根据场景由人为设定；在节能空调制冷中过程中，人为输入最终制冷温度的理想值，之后通过PID控制将节能空调制冷的温度调节到理想值，获取PID所控制的目标的节能空调输出信号记为节能空调输出信号，得到节能空调输出信号与时间的函数图。本实施例针对制冷节能空调的跨临界二氧化碳制冷系统，因此所获取的节能空调输出信号为当前节能空调制冷的温度控制信号。
本实施例使用最常见的7个模糊子集对数据进行模糊量化，具体过程为本领域公知技术，在此不多做赘述，将偏差e、偏差增量ec、比例参数Kp、积分参数Ki、微分参数Kd模糊量化，使用数字子集{-3,-2,-1,0,1,2,3}表示，其中数字越小表示模糊量越小。其中将偏差、偏差增量和任意一个参数得到一个最终模糊规则表，即每个参数对应一个模糊规则表，规则表如表1所示：
表1
上述表1中x即为当偏差和偏差增量对应一个模糊量时，参数对应的模糊量，表中的每个值记为模糊量，其中ΔK表示任意一个参数。
其中信号与时间的函数图中y轴为信号大小，x轴为时间。
由此得到了模糊规则表以及节能空调输出信号和时间的关系。
波动时间段获取模块，对于节能空调输出信号与时间的函数图，在没有外部控制信号或噪声干扰时，节能空调输出信号围绕一条平行于x轴的直线进行来回高频稳定波动；在有外部控制信号或噪声干扰时，节能空调输出信号会出现函数值剧烈变化，若是噪声干扰，节能空调输出信号会在函数值变化后再次回到发生波动前的状态，如果是外部信号控制，节能空调输出信号会跳变到另一函数值后呈现出新的稳定状态。
对于三个模糊规则表，需要获取其更新方向，因此需要从节能空调输出信号与时间的函数图中获取波动时间节点，将时间分为波动时间和非波动时间。
首先对于节能空调输出信号与时间的函数图定义一个滤波窗口，滤波窗口的长度在本实施例中取0.1秒，其滤波窗口的作用是为了消除高频波动的影响，利用滤波窗口对节能空调输出信号与时间的函数图使用移动平均滤波算法进行滤波获取滤波函数曲线。
对滤波函数曲线求导获取滤波导数曲线，其中导数接近0的时间记为非波动时间，因此设定经验斜率，在本实施例中令经验斜率为0.1，将滤波导数曲线中导数小于经验斜率的时间点作为非波动时间点，剩余的时间点为波动时间点，将连续的非波动时间点构成非波动时间段，将连续的波动时间点构成波动时间段，获取波动时间段的开始时间点和结束时间点；除此之外，为了防止导数在穿过0点时造成时间点的误判，因此对于相邻的两个波动时间段，将靠前的波动时间段的结束时间点与靠后的波动时间段的开始时间点的时间差异记为时间间隔，若时间间隔小于预设阈值，则说明导数受到了误判，此时将相邻两次波动的相邻开始时间点和结束时间点删除，令相邻两个波动时间段看作一个波动时间段，该步骤的示意图如图2所示，在本实施例中预设阈值为0.1s。
至此，获取了波动时间段和非波动时间段。
更新方向获取模块，三个不同的参数获取其模糊规则表的更新方向也不同，因此要分别对三个参数进行分析，首先对于比例参数进行分析。
在波动时间段内，波动时间越短代表信号的响应时间或噪声恢复时间越短，代表对于节能空调制冷时，PID控制系统的控制效果越好，对应比例参数的计算规则越合理。
由于在滤波函数曲线中，节能空调输出信号会在经过变化后达到稳态，而且节能空调输出信号即将到大平稳时的一段时间内，若比例参数规则设计不合理时，如果出现局部超调，即短时间内节能空调输出信号值会大于稳态后的信号均值，这会导致响应时间增加；如果出现局部欠调，即节能空调输出信号值在接近稳态信号后，变化较慢，会花费较长时间达到稳态，超调和欠调现象如图3所示。
对于滤波函数曲线内的每个波动时间段，获取每个波动时间段内的开始时间点和结束时间点对应的节能空调输出信号值，利用开始时间点和结束时间点这一时间段内的曲线斜率获取该波动时间段内的信号判断阈值：
SGate＝m×(Tend-Tbegin)
式中，Tbegin表示波动时间段的开始时间点，Tend表示波动时间段的结束时间点，m表示经验斜率，在本实施例中取0.1，SGate表示波动时间段内的信号判断阈值。
之后再将波动时间段内开始时间点和结束时间点对应的节能空调输出信号值作差取绝对值获取波动时间段内的信号变化值，若波动时间段内的信号变化值小于信号判断阈值，则表示本次波动控制信号未发生改变，此时为噪声波动，否则判断此时为外部控制信号控制产生的波动。
对于非噪声的波动时间段，将本次波动稳态值达到90％时记为第一时间，将波动达到最后一个稳态时的时间记为第二时间，将第一时间到第二时间的时间段记为波动分析段。所述稳态值最大为1，每个波动时间段的最后时刻对应的节能空调输出信号作为100％的稳态值。对波动分析段获取其导数，得到分析导数段，若分析导数段的曲线与x轴存在交点，则认为出现了超调现象，此时比例参数的更新方向为抑制超调方向；否则记为出现一次欠调现象，将比例参数的更新方向为抑制欠调方向，当上一次更新方向为抑制超调方向且本次更新方向为抑制欠调方向时，记录本次的更新方向为抑制欠调方向，并且不在对其进行更新。
对于积分参数进行分析，在非波动时间段内每个非波动时间段内的节能空调输出信号的均值与理想值的差异记为静态偏差，出现静态偏差的主要原因是因为积分参数设计不合理导致的，因此通过超调倍数来决定积分参数的更新方向。
在非波动时间段内，每经过预设时间后进行一次积分参数的更新，在本实施例中，预设时间为1s，即每经过1s后更新一次，将这段时间记为更新时间段，为了防止因为数字元件延迟对更新方向造成系统性误差，在更新后需要经过信号反应时间再次获取更新时间段，信号反应时间在本实施例中为0.1s。超调倍数通过以下公式获取：
式中，S0为理想值，μc表示非波段时间段的第e个更新时间段的节能空调输出信号均值，Biase表示非波段时间段的第e个更新时间段的超调倍数，即第e次更新的超调倍数。
若BiasS大于0，则说明超调，积分参数的更新方向为抑制超调方向；若BiasS小于0，则说明欠调，积分参数的更新方向为抑制欠调方向，若BiasS等于0，表明此时的积分参数设计合理。
对于微分参数进行分析，在非波段时间内，其中的高频波动主要是由于微分参数设计不合理导致的，因此可以根据计算非波动时间内的方差来判断是否需要调整微分参数。但是无法计算出是因为微分参数的模糊规则力度过大导致的方差，还是模糊规则力度过小导致的方差，因此计算Kd的更新方向需要结合上一次自我更新后的效果来决定本次更新方向。
对于非波动时间内的每个更新时间段进行一次微分参数的更新，获取相邻两个更新时间段内节能空调输出信号的方差，获取本次的更新值，公式如下：
Ve＝δe-1-δe
式中，δe表示非波段时间段的第e个更新时间段的节能空调输出信号的方差，δe-1表示非波段时间段的第e-1个更新时间段的节能空调输出信号的方差，Ve表示第非波段时间段的第e个更新时间段的更新值。
若更新值大于0，则表示上一次更新有效，该次更新方向和上次更新相同，若更新值小于等于0，则表示该次更新方向与上次更新方向相反，直到当前更新时间段内的节能空调输出信号的方差小于等于停止经验值时，停止更新，在本实施例中停止经验值为(0.01×S0)2。
至此，完成了不同参数的更新方向。
最终模糊规则表获取模块，对于三个参数分别根据更新方向对各自的模糊规则表进行更新，对于每个模糊规则表，首先获取模糊规则表的总体特征值和总体方差。
所述总体特征值每个模糊规则表的所有模糊量进行求和得到的，所述总体方差的获得方法如下：首先将模糊规则表的每一行模糊量求和，将所有行的求和结果组成偏差特征数列，将模糊规则表的每一列模糊量求和，将所有列的求和结果组成偏差增量特征数列，分别对两个特征数列求方差，将两个特征数列的方差之和作为总体方差。
总体特征值能够表示当前模糊规则表所控制参数的调节方向，若总体特征值大于0则表示当前模糊规则表的参数倾向于正向调节，对应到比例参数、积分参数就是超调现象，对应到微分参数就是增加设备延迟时间，小于0代表当前规则表代表参数倾向于负向调节，对应到比例参数、积分参数就是欠调现象，对应到微分参数就是减小设备延迟时间。
而总体方差越大，表示在当前模糊规则表下，模糊量之间的差异越大，模糊规则表的调节力度越大，因此总体方差能代表模糊规则表的调节力度。
对于三个参数，如果更新方向为抑制超调方向，则应该减少总体特征值，如果减小总体特征值后，总体特征值距离0更远，那么此时应该加大调节力度，此时令方差调整方向为正向，如果减小总体特征值后，总体特征值距离0更近，那么应该减小调节力度，此时令方差调整方向为负向，值得说明的是，微分参数需要给定初始更新方向，在本实施例中奖微分参数的初始更新方向定为抑制超调方向。基于此获取总体特征值正负与更新方向获取方差调整方向，如表2所示：
表2
| 总体特征值 | 抑制超调方向 | 抑制欠调方向 |
| 正 | 负向 | 正向 |
| 零 | 正向 | 正向 |
| 负 | 正向 | 负向 |
若方差调整方向为正向，更新方向为抑制超调方向，则增大方差，调整策略为减小模糊量，若方差调整方向为正向，更新方向为抑制欠调方向，则增大方差，调整策略为增大模糊量，若方差调整方向为负向，更新方向为抑制超调方向，则减小方差，调整策略为减小模糊量，若方差调整方向为负向，更新方向为抑制欠调方向，则减小方差，调整策略为增大模糊量。
在模糊规则表中，若调整策略为减小模糊量时，将规则模糊表中不为-3的所有位置记为可调整位置，若调整策略为增大模糊量时，将规则模糊表中不为3的所有位置记为可调整位置。遍历所有的可调整位置，根据调整策略对可调整位置上的模糊量进行加减，若调整策略为增大模糊量，那么就将所有可调整位置上的模糊量增加1，若调整策略为减小模糊量，那么就将所有可调整位置上的模糊量增加1；将每个可调整位置上的模糊量调整后获取若干调整后的模糊规则表。
对于每个调整后的模糊规则表，计算调整后的模糊规则表的总体方差，若方差调整方向为正向，取总体方差最大的模糊规则表为最终模糊规则表；否则取总体方差最小的模糊规则表为最终模糊规则表；若有规则表总体方差相同，则随机选取。
至此，获取了三个参数的最终模糊规则表。
控制模块，在最开始对于节能空调的制冷给出理想温度，并让本领域工程师针对工作场景给出初始模糊规则表，之后利用PID控制技术，将初始模糊规则表进行动态调整，使得此时节能空调的温度达到理想温度，基于此完成对节能空调的跨临界二氧化碳制冷系统的控制，所述模糊规则表的使用方法为本领域公知的，在此不多做赘述。
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
Claims (10)
1.基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述系统包括以下模块：
数据采集模块，用于根据节能空调获取不同参数的初始模糊规则表和理想值以及节能空调输出信号与时间的函数图；
波动时间段获取模块，用于对节能空调输出信号与时间的函数图进行滤波获取滤波函数曲线，将滤波函数曲线划分为波动时间段和非波动时间段；
更新方向获取模块，用于在每个波动时间段中，根据每个波动时间段的节能空调输出信号值获取信号判断阈值和信号变化值，根据信号判断阈值和信号变化值的关系判断波动时间段是否为噪声波动，根据判断结果获取比例参数的更新方向；将非波动时间段划分为若干更新时间段，根据更新时间段内的节能空调输出信号及其对应的理想值获取超调倍数，根据超调倍数获取积分参数的更新方向；根据相邻更新时间段内的节能空调输出信号的方差获取更新时间段对应的更新值，根据更新值获取微分参数的更新方向；
最终模糊规则表获取模块，用于根据每个初始模糊规则表的模糊量获取初始模糊规则表的总体特征值和总体方差；根据总体特征值和总体方差获取调整策略，根据调整策略获取最终模糊规则表；
控制模块，用于根据不同参数的最终模糊规则表完成对节能空调的跨临界二氧化碳制冷系统的控制。
2.如权利要求1所述的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述根据节能空调获取不同参数的初始模糊规则表和理想值以及节能空调输出信号与时间的函数图的方法为：
将偏差、偏差增量与比例参数、积分参数、微分参数三者中的任意一个组成初始模糊规则表，初始模糊规则表利用预设数字子集表示，初始模糊规则表中每个值记为模糊量；
预设节能空调在不同时间点的不同理想值，根据不同时间点的不同理想值组成一段时间内的节能空调输出信号与时间的函数图，所述函数图中y轴为节能空调输出信号，x轴为时间，所述节能空调输出信号为温度，其中每个时间点的不同理想值为到所述时间点的节能空调输出信号。
3.如权利要求1所述的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述对节能空调输出信号与时间的函数图进行滤波获取滤波函数曲线，将滤波函数曲线划分为波动时间段和非波动时间段的方法为：
在节能空调输出信号与时间的函数图获取一个预设滤波窗口，在预设滤波窗口中使用滤波算法进行滤波获取滤波函数曲线；
对于滤波函数曲线求导获取滤波导数曲线，令导数小于预设阈值的时间点记为非波动时间点，将所有时间点中除了非波动时间点的时间点记为波动时间点，将连续的非波动时间点构成非波动时间段，将连续的波动时间点构成波动时间段。
4.如权利要求1所述的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述根据每个波动时间段的节能空调输出信号值获取信号判断阈值和信号变化值的方法为：
获取波动时间段的开始时间点和结束时间点，令结束时间点和开始时间点的时间作差获取波动时间段的时间长度，将所述时间长度与预设斜率的乘积记为波动时间段内的信号判断阈值；
令开始时间点的节能空调输出信号值与结束时间点的节能空调输出信号值的差值的绝对值记为信号变化值。
5.如权利要求1所述的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述根据信号判断阈值和信号变化值的关系判断波动时间段是否为噪声波动的方法为：
若信号变化值小于信号判断阈值，此时的波动时间段为噪声波动，若信号变化值大于等于信号判断阈值，此时的波动时间段为非噪声的波动时间段。
6.如权利要求5所述的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述根据判断结果获取比例参数的更新方向的方法为：
获取非噪声的波动时间段的稳态值，所述稳态值最大为1，每个波动时间段的最后时刻对应的节能空调输出信号作为100％的稳态值；
将波动时间段内第一次达到90％稳态值的时间点记为第一时间，将第一时间到结束时间点的时间段记为波动分析段，获取波动分析段的导数曲线记为分析导数段，若分析导数段与x轴存在交点，比例参数的更新方向为抑制超调方向，若分析导数段的曲线与x轴不存在交点，比例参数的更新方向为抑制欠调方向。
7.如权利要求1所述的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述根据更新时间段内的节能空调输出信号及其对应的理想值获取超调倍数，根据超调倍数获取积分参数的更新方向的方法为：
将更新时间段的所有节能空调输出信号求均值记为第一均值，将更新时间段的第一均值与其对应的理想值的差值记为第一差值，将第一差值与其对应的理想值的比值记为超调倍数；
若超调倍数大于预设阈值，积分参数的更新方向为抑制超调方向；若超调倍数小于预设阈值，积分参数的更新方向为抑制欠调方向，若超调倍数等于预设阈值，停止更新。
8.如权利要求1所述的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述根据相邻更新时间段内的节能空调输出信号的方差获取更新时间段对应的更新值，根据更新值获取微分参数的更新方向的方法为：
获取更新时间段所有节能空调输出信号的方差，将任意一个更新时间段记为标准段，获取所述标准段的上一个更新时间段所有节能空调输出信号的方差，令标准段的方差与标准段上一个更新时间段方差的差值记为标准段的更新值；
若更新值大于预设值，微分参数的更新方向与上一次更新的更新方向相同，若更新值小于等于预设值，微分参数的更新方向与上一次更新的更新方向相反。
9.如权利要求1所述的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述根据每个初始模糊规则表的模糊量获取初始模糊规则表的总体特征值和总体方差的方法为：
将每个初始模糊规则表的所有模糊量求和作为初始模糊规则表的总体特征值；
将每个初始模糊规则表的每一行模糊量求和，将每一行的求和结果组成偏差特征数列，将模糊规则表的每一列模糊量求和，将每一列的求和结果组成偏差增量特征数列，计算偏差特征数列的方差以及偏差增量特征数列的方差，将偏差特征数列和偏差增量特征数列的方差之和作为总体方差。
10.如权利要求1所述的基于模糊PID控制的跨临界二氧化碳制冷系统，其特征在于，所述根据总体特征值和总体方差获取调整策略，根据调整策略获取最终模糊规则表的方法为：
总体特征值为正数，更新方向为抑制超调方向时对应总体方差的方差调整值为负向，总体特征值为正数，更新方向为抑制欠调方向时对应总体方差的方差调整值为正向，总体特征值为负数，更新方向为抑制超调方向时对应总体方差的方差调整值为正向，总体特征值为负数，更新方向为抑制欠调方向时对应总体方差的方差调整值为负向，总体特征值为零时，方差调整方向为正向；
若方差调整方向为正向，更新方向为抑制超调方向，调整策略为减小模糊量，若方差调整方向为正向，更新方向为抑制欠调方向，调整策略为增大模糊量，若方差调整方向为负向，更新方向为抑制超调方向，调整策略为减小模糊量，若方差调整方向为负向，更新方向为抑制欠调方向，调整策略为增大模糊量；
若调整策略为减小模糊量时，将规则模糊表中不为-3的位置记为可调整位置，若调整策略为减小模糊量时，将规则模糊表中不为3的位置记为可调整位置；将每个可调整位置上的模糊量根据调整策略进行增减，每次增减的单位为1，变化一个可调整位置获取一个调整规则表，计算每个调整规则表的总体方差，将总体方差对应最大的调整规则表记为最终模糊规则表。
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