CN1181299C - 控制温度/湿度或温度的方法及控制温度/湿度或温度的装置 - Google Patents

Abstract

当温度控制器PID_Temp的操作变量输出MVT处于加热模式时，温度控制输出分支单元D_MV_Temp将操作变量输出到加热执行器Act1，而当输出MVT处于冷却模式时，将其输出到冷却执行器Act2。当湿度控制器PID_Hum的操作变量输出MVH处于加湿模式时，湿度控制输出分支单元D_MV_Hum将操作变量输出到加湿执行器Act3，及输出MVH处于除湿模式时，所述湿度控制输出分支单元D_MV_Hum将所述操作变量输出到执行器Act2。冷却输出最大值操作单元C_MAX将由分支单元D_MV_Temp和D_MV_Hum输出的较大的操作变量输出到执行器Act2。

Description

控制温度/湿度或温度的方法及控制温度/湿度或温度的装置

技术领域

本发明涉及一种控制温度/湿度或温度的方法及用于控制温度/湿度或温度的装置，其在温度/湿度控制系统中利用加热执行器、冷却执行器或加湿执行器，或在温度控制系统中利用加热执行器作为主执行器及冷却执行器作为副执行器，可实现能量的节省。

背景技术

在大楼及其类似建筑物中的空调控制系统包括用于冷却的冷却器和用来加热的加热器。为了增加舒适度，在许多情况下也对湿度进行控制。为了达到这个目的，所述系统还具有加湿器并进行温度/湿度控制，通过所述温度/湿度控制可同时控制温度和湿度。应注意到，由于冷却器具有除湿功能，因此，不需要额外的除湿器。同样，在具有温度/湿度控制的浴池中，可利用冷却器、加热器和加湿器进行温度/湿度控制。

再者，如果在利用冷却器和加热器的温度控制系统中冷却器的输出精确度不够高，但在例如具有温度控制的浴池中又需要这样精确的温度控制，这就需进行预冷/再加热控制，通过所述的预冷/再加热控制，冷却器进行过度冷却，接着通过加热器进行加热来设置优化的温度。

在上述的温度/湿度控制系统中，进行输出抵消可使当冷却器用来冷却时所产生的湿度减小由加湿器来补偿，及使当冷却器用来除湿时所产生的温度减小由加热器来补偿。然而，若进行了不适当的输出抵消，就会浪费能量。尤其是在温度/湿度控制系统中，三种执行器，也就是冷却器、加热器和加湿器有时同时工作，以便进行输出抵消。这就增加了能量消耗。

再者，在预冷/再加热型温度控制系统中，首先由冷却器进行预冷并接着由加热器进行加热来进行输出抵消，因此，若不恰当的进行这种输出抵消，就会增加能量消耗。

发明内容

本发明已解决上述问题，其目的是提供一种控制温度/湿度或温度的方法及用来控制温度/湿度或温度的装置，通过在温度/湿度控制系统中或在温度控制系统中最小化输出抵消，可实现能量节省。

在本发明的温度/湿度控制方法中，将来自温度控制器的、输出到加热执行器和冷却执行器的操作变量输出中的输出到冷却执行器的操作变量输出，与来自湿度控制器的、输出到加湿执行器和冷却执行器的操作变量输出中的输出到冷却执行器的操作变量输出相比较，并将较大的操作变量输出给到冷却执行器。这种设置保证了在温度/湿度控制系统中在三个执行器中最多有两个执行器工作。

在本发明温度控制方法中，在加热执行器和冷却执行器都被使用的状态下，将来自用于控制加热执行器加热的控制器的操作变量输出作为控制变量输入给到用于控制冷却执行器冷却的控制器，并将来自用于控制加热的控制器的所述操作变量输出的理想值作为设定值给到用于控制冷却的控制器，其中所述理想值同时满足节能和温度控制。

本发明的温度/湿度控制装置包括用于实现温度控制的加热功能的加热执行器(Act1)；用于实现温度控制的冷却功能和湿度控制的除湿功能的冷却执行器(Act2)；用于实现湿度控制的加湿功能的加湿执行器(Act3)；用于控制温度的温度控制器(PID_Temp)；用于控制湿度的湿度控制器(PID_Hum)；温度控制输出分支单元(D_MV_Temp)，若操作变量输出的值对应于加热模式，则所述温度控制输出分支单元(D_MV_Temp)用于将由温度控制器输出的操作变量输出(MVT)到加热执行器，若操作变量输出的值相应于冷却模式，则所述温度控制输出分支单元(D_MV_Temp)用于将来自温度控制器的操作变量输出输出到冷却执行器；湿度控制输出分支单元(D_MV_Hum)，若操作变量输出的值对应于加湿模式，则所述湿度控制输出分支单元(D_MV_Hum)用于将来自湿度控制器的操作变量输出(MVH)输出到加湿执行器，若操作变量输出的值对应于除湿模式，则所述湿度控制输出分支单元(D_MV_Hum)用于将来自湿度控制器的操作变量输出输出到冷却执行器；及冷却输出最大值操作单元(C_MAX)，其设置在温度控制输出分支单元和冷却执行器之间及湿度控制输出分支单元和冷却执行器之间，用于比较由温度控制输出分支单元和湿度控制输出分支单元输出的操作变量，并给出到冷却执行器的较大的操作变量输出。

本发明的温度/湿度控制装置包括用于实现温度控制的加热功能的加热执行器(Act1)；用于实现温度控制的冷却功能和湿度控制的除湿功能的冷却执行器(Act2)；用于实现湿度控制的加湿功能的加湿执行器(Act3)；用于控制加热和发送给加热执行器操作变量输出(MV1)的加热温度控制器(PID_Temp1)；用于控制冷却和发送给冷却执行器操作变量输出(MV2)的冷却温度控制器(PID_Temp2)；用于控制加湿和发送给加湿执行器操作变量输出(MV3)的加湿湿度控制器(PID_Hum3)；用于控制除湿和发送给冷却执行器操作变量输出(MV4)的除湿湿度控制器(PID_Hum4)；用于在加热模式操作加热温度控制器、在冷却模式操作冷却温度控制器的温度控制器转换单元(CH_Temp)；用于在加湿模式操作加湿湿度控制器、在除湿模式操作除湿湿度控制器的湿度控制器转换单元(CH_Hum)；及冷却输出最大值操作单元C_MAX，其设置在冷却温度控制器和冷却执行器之间和除湿湿度控制器和冷却执行器之间，用于比较由冷却温度控制器和除湿湿度控制器输出的操作变量(MV2，MV4)，并给出较大的输出到冷却执行器的操作变量。

本发明的温度控制装置包括用于实现温度控制的加热功能的加热执行器(Act1)；用于实现温度控制的冷却功能的冷却执行器(Act2)；用于控制加热和发送给加热执行器操作变量输出(MVH0)的加热温度控制器(PID_H)；及冷却温度控制器(PID_C)，其用来接收由加热温度控制器输出的操作变量作为控制变量输入，通过操作变量输出的理想值作为设定值进行操作，及将操作变量输出(MVC0)作为操作的结果输出到冷却执行器。

本发明的温度/湿度控制装置包括用于实现温度控制的加热功能的加热执行器(Act1)；用于实现温度控制的冷却功能和湿度控制的除湿功能的冷却执行器(Act2)；用于实现湿度控制的加湿功能的加湿执行器(Act3)；用于控制温度的温度控制器(PID_Temp)；用于控制湿度的湿度控制器(PID_Hum)；温度控制输出分支单元(D_MV_Temp)，若操作变量输出的值对应于加热模式，则所述温度控制出分支单元(D_MV_Temp)用于将来自温度控制器的操作变量输出(MVT)输出到加热执行器，若操作变量输出的值相应于冷却模式，则所述温度控制输出分支单元(D_MV_Temp)用于将来自温度控制器的操作变量输出输出到冷却执行器；湿度控制输出分支单元(D_MV_Hum)，若操作变量输出的值相应于加湿模式，则所述湿度控制输出分支单元(D_MV_Hum)用于将来自湿度控制器的操作变量输出(MVH)输出到加湿执行器，若操作变量输出的值相应于除湿模式，则所述湿度控制输出分支单元(D_MV_Hum)用于将来自湿度控制器的操作变量输出输出到冷却执行器；冷却温度控制器(PID_C)，其用来从温度控制输出单元接收操作变量输出作为控制变量输入，利用操作变量输出的理想值作为设定值进行操作，及将操作变量输出(MVC0)作为操作的结果输出到冷却执行器；及冷却输出最大值操作单元(C_MAX2)，其设置在冷却执行器和温度控制输出分支单元、湿度控制输出分支单元、及冷却温度控制器之间，用于比较由温度控制输出分支单元、温度控制输出分支单元及冷却温度控制器输出的操作变量，并给出较大的输出到冷却执行器的操作变量。

附图说明

图1为本发明第一实施例的温度/湿度控制装置的布置框图；

图2为解释图1所示温度/湿度控制装置的操作流程图；

图3为来自温度控制器的操作变量输出与指示来自温度控制输出分支单元的操作变量示值之间的关系曲线图；

图4为来自湿度控制器的操作变量输出与来自湿度控制输出分支单元的操作变量示值之间的关系曲线图；

图5为本发明第二实施例的温度/湿度控制装置的布置框图；

图6为本发明第三实施例的温度控制装置的布置框图；

图7为解释图6所示的温度控制装置的操作流程图；

图8为用于控制温度控制浴池的温度的本发明第三实施例的温度控制装置的例子；

图9所示为本发明第四实施例的温度/湿度控制装置的布置框图；

图10为解释图9所示的温度/湿度控制装置的操作流程图；

具体实施方式

[第一实施例]

参照附图，下面将详细描述本发明的实施例。图1所示为本发明第一实施例的温度/湿度控制装置的布置框图。图1所示的所述温度/湿度控制装置包括用于控制温度的温度控制器PID_Temp；用于控制湿度的湿度控制器PID_Hum；用于从温度控制器PID_Temp分支和输出操作变量输出MVT的温度控制输出分支单元D_MV_Temp；用于从湿度控制器PID_Hum分支和输出操作变量输出MVH的湿度控制输出分支单元D_MV_Hum；用于比较来自温度控制输出分支单元D_MV_Temp和湿度控制输出分支单元D_MV_Hum的操作变量输出并将最大操作变量输出发送给冷却执行器Act2的冷却输出最大值操作单元C_MAX；用于实现温度控制的加热功能的加热执行器Act1如加热器；用于实现温度控制的冷却功能的冷却执行器Act2如冷却器；及用于实现湿度控制的加湿功能的加湿执行器Act3如加湿器。应该注意到湿度控制的除湿功能可由冷却执行器Act2来实现。

当通过抑制加热/冷却功能的输出抵消和加湿/除湿功能的输出抵消来实现节能时，本实施例可应用于浴池(如温度/湿度控制的浴池)或室内(如净室或温室中)空气的温度/湿度控制系统中。

下面将解释本实施例的温度/湿度控制装置的工作过程。图2为图1所示温度/湿度控制装置的工作流程图；

开始，温度控制器PID_Temp执行PID操作，以便计算操作变量输出MVT(图2中的步骤101)。所述温度控制器PID_Temp通常可由加热-冷却控制逻辑构成。加热-冷却控制为一种可选择地使用加热功能和冷却功能的控制技术。

简而言之，所述加热-冷却控制是一种控制方法，通过这种方法，若由温度控制器PID_Temp输出的操作变量输出MVT大于50％，则根据操作变量输出MVT进行操作加热执行器Act1，及若所述操作变量输出MVT为小于或等于50％，则根据操作变量输出MVT进行操作冷却执行器Act2。

同样，在所述加热-冷却控制中，在加热模式控制期间，若由温度控制器PID_Temp输出的操作变量输出MVT变化为小于或等于50％，则模式立刻转变为冷却模式。在冷却模式控制期间，若操作变量输出MVT变化为大于50％，则模式立刻转变为加热模式。

因此，当使操作变量输出标准化到0至100％时，若在紧接着的前一控制周期操作变量输出MVT-1大于50％，温度控制器PID_Temp确定设定加热模式。温度控制器PID_temp在当前控制周期利用加热PID参数计算操作变量输出MVT，如下式所示：

MVT＝Kg1{1+1/(Ti1 s)+Td1 s}(SPT-PVT)    (1)

其中Kg1、Ti1、Td1分别为温度控制器PID_Temp的加热侧比例增益、加热侧积分时间和加热侧微分时间，SPT为温度设定值，用来设定温度控制器PID_Temp所控制的目标(没有示出)，及PVT为控制所述目标的变量(温度测量值)。加热侧比例增益Kg1、加热侧积分时间Ti1、加热侧微分时间Td1和温度设定值SPT可由操作者预设定，及受控变量PVT可通过温度传感器(没有示出)来测量。

再者，若在紧接着的前一控制周期操作变量输出MVT-1小于或等于50％，温度控制器PID_Temp确定设定冷却模式。温度控制器PID_temp在当前控制周期利用冷却PID参数计算操作变量输出MVT，如下式所示：

MVT＝Kg2{1+1/(Ti2 s)+Td2 s}(SPT-PVT)    (2)

其中Kg2、Ti2、Td2分别为温度控制器PID_Temp的冷却侧比例增益、冷却侧积分时间和冷却侧微分时间。所述冷却侧比例增益Kg2、冷却侧积分时间Ti2和冷却侧微分时间Td2可由操作者预设定，步骤101的过程就以这种方式完成了。

温度控制输出分支单元D_MV_Temp分支由温度控制器PID_Temp输出的操作变量输出MTV ，并将它们输出到执行器Act1和Act2(步骤102)。

在步骤102中，若操作变量输出MVT大于50％，则温度控制输出分支单元D_MV_Temp确定设定加热模式，并向加热执行器Act1输出操作变量示值MV1，如下式：

MVI＝2(MVT-50)                           (3)

再者，若操作变量输出MVT小于或等于50％，则温度控制输出分支单元D_MV_Temp确定设定冷却模式，并向冷却输出最大值操作单元C_MAX输出操作变量示值MV2，如下式：

MV2＝2(MVT-50)                           (4)

以这种方式，就完成了步骤102。

图3所示为在操作变量输出MVT与操作变量示值MV1和MV2之间的关系曲线图。如图3所示，温度控制输出分支单元D_MV_Temp通过将其转换为受控变量示值为0到100％的MV1或MV2值，输出操作变量输出MVT。

接着，湿度控制器PID_Hum执行PID操作，以便计算操作变量输出MVH(步骤103)。所述湿度控制器PID_Hum通常由加热-冷却控制逻辑构成。在所述的加热-冷却控制中，若来自湿度控制器PID_Hum的受控变量输出MVH大于50％，则根据操作变量输出MVH进行操作加湿执行器Act3。若受控变量输出MVH小于或等于50％，则根据操作变量输出MVH来操作冷却执行器Act2。

再者，在所述的加热-冷却控制中，若操作变量输出MVT在加湿模式的控制期间小于或等于50％，则模式立即转换为除湿模式。若操作变量输出MVT在除湿模式的控制期间大于50％，则模式立即转换为加湿模式。

因此，当使操作变量输出标准化为0至100％时，若在紧接着的前一控制周期操作变量输出MVH-1大于50％，则湿度控制器PID_Hum确定设定加湿模式。湿度控制器PID_Hum在当前控制周期利用加湿PID参数计算操作变量输出MVT，如下式所示：

MVH＝Kg3{1+1/(Ti3 s)+Td3 s}(SPH-PVH)       (5)

其中Kg3、Ti3、Td3分别为湿度控制器PID_Hum的加湿端比例增益、加湿端积分时间和加湿端微分时间，SPH为湿度设定值，用来设定由湿度控制器PID_Hum所控制的目标(没有示出)，及PVH为控制所述目标的变量(湿度测量值)。加湿端比例增益Kg1、加湿端积分时间Ti1、加湿端微分时间Td1和湿度设定值SPH可由操作者预设定，及受控变量PVH可通过湿度传感器(没有示出)来测量。

再者，若在紧接着的前一控制周期操作变量输出MVH-1小于或等于50％，湿度控制器PID_Hum确定设定除湿模式，及在当前控制周期利用除湿PID参数计算操作变量输出MVH，如下式所示：

MVH＝Kg4{1+1/(Ti4 s)+Td4 s}(SPH-PVH)      (6)

其中Kg4、Ti4、Td4分别为湿度控制器PID_Hum的除湿端比例增益、除湿端积分时间和除湿端微分时间。所述除湿端比例增益Kg4、除湿端积分时间Ti4和除湿端微分时间Td4可由操作者预设定，步骤103的过程就以这种方式完成了。

湿度控制输出分支单元D_MV_Hum分支来自湿度控制器PID_Hum的操作变量输出MVH，并将它们输出到执行器Act2和Act3(步骤104)。

在步骤104中，若操作变量输出MVH大于50％，则湿度控制输出分支单元D_MV_Hum确定设定加湿模式，并向加湿执行器Ac3输出操作变量示值MV3，如下式所示：

MV3＝2(MVH-50)                             (7)

再者，若操作变量输出MVH小于或等于50％，则湿度控制输出分支单元D_MV_Hum确定设定除湿模式，并向冷却输出最大值操作单元C_MAX输出操作变量示值MV4，如下式所示：

MV4＝2(MVT-50)                             (8)

以这种方式，就完成了步骤104。

图4所示为在操作变量输出MVH与操作变量示值MV3和MV4之间的关系曲线图。如图4所示，湿度控制输出分支单元D_MV_Hum通过将操作变量输出MVH转换为操作为0到100％的操作变量示值MV1或MV2进行输出。

接着，冷却输出最大值操作单元C_MAX计算由温度控制输出分支单元D_MV_Temp输出的操作变量示值MV2和由湿度控制输出分支单元D_MV_Hum输出的操作变量示值MV4的最大值MV2x，并将最大值MV2x输出到冷却执行器Act2(步骤105)。

也就是说，若操作变量示值MV2大于操作变量示值MV4，则冷却输出最大值操作单元C_MAX将操作变量示值MV2作为最大值MV2x输出到冷却执行器Act2。若操作变量示值MV2小于或等于操作变量示值MV4，则冷却输出最大值操作单元C_MAX将操作变量示值MV4作为最大值MV2x输出到冷却执行器Act2。

上述的步骤101到105组成了一个控制周期过程，并在每一控制周期重复所述步骤101到105中的过程。

如上所述，在温度控制器PID_Temp和温度控制分支单元D_MV_Temp的互锁操作中，根据通用加热-冷却控制逻辑，计算并输出到加热执行器Act1的操作变量示值MV1和到冷却执行器Act2的操作变量示值MV2。由于使用加热-冷却控制逻辑，所述操作变量示值MV1和MV2一般不会同时大于0％。

如上所述，在湿度控制器PID_Hum和湿度控制分支单元D_MV_Hum的互锁操作中，根据通用加热-冷却控制逻辑，计算并输出到加湿执行器Act3的操作变量示值MV3和到冷却执行器Act2的操作变量示值MV4。由于使用加热-冷却控制逻辑，所述操作变量示值MV3和MV4一般不会同时大于0％。

由于加热执行器Act1专门用于温度控制，在温度控制端(温度控制器PID_Temp和温度控制输出分支单元D_MV_Temp)所计算的操作变量示值MV1被直接输出到加热执行器Act1。

由于加热执行器Act3专门用于湿度控制，在湿度控制端(湿度控制器PID_Hum和湿度控制输出分支单元D_MV_Hum)所计算的操作变量示值MV3被直接输出到加湿执行器Act3。

冷却执行器Act2既用于温度控制也用于湿度控制。因此，冷却输出最大值操作单元C_MAX计算在温度控制侧所计算的操作变量示值MV2和在湿度控制侧所计算的操作变量示值MV4的最大值MV2x。所述最大值MV2x被输出到冷却执行器Act2。

若在温度控制侧所计算的操作变量示值MV2小于在湿度控制侧所计算的操作变量示值MV4，则到冷却执行器Act2的输出过度，也就是说，就温度控制侧来说，冷却过度。因此，温度测量值PVT比随时间设定值SPT要小。将温度控制器PID_Temp从冷却模式转换到加热模式，并输出大50％的操作变量输出MVT。结果，大于0％的操作变量示值MV1被输出到加热执行器Act1。

另一方面，若在湿度控制侧所计算的操作变量示值MV4小于在温度控制侧所计算的操作变量示值MV2，则到冷却执行器Act2的输出过度，也就是说，就湿度控制侧观点来说，除湿过度。因此，湿度测量值PVH比随时间设定值SPH要小。将湿度控制器PID_Hum从除湿模式转换到加湿模式，并输出大50％的操作变量输出MVH。结果，大于0％的操作变量示值MV3被输出到加湿执行器Act3。

在上述布置的温度/湿度控制系统中，有可能最大保证了三个执行器中最多仅有两个执行器工作。这就可靠地限制了涉及温度控制的加热/冷却功能的输出抵消和涉及湿度控制的加湿/除湿输出抵消的其中之一产生。结果，从整体上对温度/湿度控制系统，有可能实现接近最小输出的控制，从而实现了节能。

[第二实施例]

图5所示为本发明第二实施例的温度/湿度控制装置的布置框图。与图1相同的标号表示相同的部件。图5所示的温度/湿度控制装置包括用于控制加热的加热温度控制器PID_Temp1、用于控制冷却的冷却温度控制器PID_Temp2、用于控制加湿的加湿湿度控制器PID_Hum3、用于控制除湿的除湿湿度控制器PID_Hum4、用于转换控制器PID_Temp1和PID_Temp2的温度控制转换单元CH_Temp、用于转换控制器PID_Hum3和PID_Hum4的湿度控制转换单元CH_Hum、冷却输出最大值操作单元C_MAX、加热执行器Act1、冷却执行器Act2和加湿执行器Act3。

本实施例的一个目的是空调控制系统。例如，控制器PID_Teml为空调加热控制器，控制器PID_Tem2为空调冷却控制器，控制器PID_Hum3为空调加湿控制器，控制器PID_Hum4为空调除湿控制器。

当产生加热请求时，温度控制转换单元CH_Temp操作加热温度控制器PID_Temp1。所述加热温度控制器PID_Temp1以与第一实施例所解释的方程(1)相同的方式来计算用于加热为0到100％的操作变量输出MV1。

当产生冷却请求时，温度控制转换单元CH_Temp操作冷却温度控制器PID_Temp2。所述冷却温度控制器PID_Temp2以与第一实施例所解释的方程(2)相同的方式来计算用于冷却为0到100％的操作变量输出MV2。

当产生加湿请求时，湿度控制转换单元CH_Hum操作加湿湿度控制器PID_Hum3。所述加湿湿度控制器PID_Hum3以与第一实施例所解释的方程(5)相同的方式来计算用于加湿为0到100％的操作变量输出MV3。

当产生除湿请求时，湿度控制转换单元CH_Hum操作除湿湿度控制器PID_Hum4。所述除湿湿度控制器PID_Hum4以与第一实施例所解释的方程(6)相同的方式来计算用于除湿为0到100％的操作变量输出MV4。

冷却输出最大值操作单元C_MAX与第一实施例完全相同。以这种方式，在空调控制系统中就得到了与第一实施例相同的效果。

[第三实施例]

图6所示为本发明第三实施例的温度控制装置的布置框图。图6所示的所述温度控制装置包括用于控制加热的加热温度控制器PID_H；冷却温度控制器PID_C，所述冷却温度控制器PID_C接收由加热温度控制器PID_H输出的操作变量作为受控变量输入，并利用操作变量输出作为设定值的理想值执行操作；诸如加热器的加热执行器Act1；及诸如冷却器的冷却执行器Act2。

当通过抑制加热/冷却的输出抵消实现节能时，本实施例可应用到用于使用冷却器和加热器的预冷/再加热型温度控制浴池的温度控制系统中。

下面将解释本实施例的温度控制装置的操作过程。图7为图6所示的温度控制装置的解释工作流程图。

开始，加热温度控制器PID_H执行PID操作来计算操作变量输出MVH0(图7步骤201)，如下所示：

MVH0＝KgH{1+1/(TiH s)+TdH s}(SPT-PVT)       (9)

其中KgH、TiH、TdH分别为加热温度控制器PID_H的比例增益、积分时间和微分时间。SPT为温度设定值，用来设定控制器PID_H所控制的目标(没有示出)，及PVT为控制所述目标的控制的变量(温度测量值)。比例增益KgH、积分时间TiH、微分时间TdH和温度设定值SPT可由操作者预设定，及受控变量PVT可通过温度传感器(没有示出)来测量。

加热温度控制器PID_H将所计算的操作变量输出MVH0输出到加热执行器Act1和冷却温度控制器PID_C。

所述冷却控制器PID_C执行PID操作来计算操作变量输出MVC0(步骤202)，如下所示：

MVC0＝KgC{1+1/(TiC s)+TdC s}(SP1-PV1)    (10)

其中KgC、TiC、TdC分别为冷却温度控制器PID_C的比例增益、积分时间和微分时间。SP1为所述控制器PID_C的设定值，及PV1为所述控制器PID_C的控制的变量。比例增益KgC、积分时间TiC、微分时间TdC可预设定。

作为设定值SP1预先给定的值为操作变量输出MVH0的理想值(当操作变量输出MVH0标准化为0到100％时，如10％)，通过所述的理想值可实现能量节省和温度控制。

再者，冷却温度控制器PID_C利用由加热温度控制器PID_H输出的操作变量MVH0作为受控变量PV1来进行方程(10)的计算。

冷却温度控制器PID_C将操作变量输出MV0输出到冷却执行器Act2。

上述步骤201和202组成了一个控制周期过程，并且在每一控制周期中重复步骤201和202中所述过程。

温度控制系统使用加热执行器Act1作为温度控制执行器。若将要控制的温度范围的较低温度侧不能很好自然冷却，则有必要通过冷却执行器Act2提供流体(如空气)来冷却。若来自所述冷却执行器Act2的输出有足够的精确度并可能有如此精确的温度控制，则其适合应用于通用的加热-冷却控制。然而，若来自冷却执行器Act2的输出精确度不够，利用冷却执行器Act2预冷后，利用加热执行器Act1再加热。在这种情况下，再加热的加热器输出为温度控制的操作变量。

图8所示为用于温度控制浴池的温度控制的本实施例的温度控制装置的例子图。在所述的温度控制浴池内，加热执行器Act1进行加热，及冷却执行器Act2循环冷却的空气。

加热温度控制器PID_H根据PID逻辑计算用于加热的操作变量输出MVH0。

为了实现通过降低加热执行器Act1的输出来获得冷却效果，当由加热温度控制器PID_H输出的操作变量MVH0至少为10％时，必须进行再加热控制。利用所述用于加热的操作变量输出MVH0作为控制变量来控制用来预冷却的冷却执行器Act2。

也就是说，冷却温度控制器PID_C使用加热温度控制器PID_H加热操作变量输出MVH0的理想值作为设定值SP1；使用实际的加热操作变量输出MVH0作为控制变量PV1，并根据PID逻辑计算操作变量输出MVC0。

若用于加热的操作变量输出MVH0高于理想值(设定值)SP1，则利用冷却执行器Act2进行预冷过度。在这种情况下，冷却温度控制器PID_C的功能为降低操作变量输出MVC0。这样就减小了预冷却效果，并且有必要再加热的加热操作变量输出MVH0还降低了控制变量PVT的升高。因此，操作变量输出MVH0接近等于理想值SP1。

另一方面，若用于加热的操作变量输出MVH0低于理想值SP1，则利用冷却执行器Act2进行预冷不充分。在这种情况下，冷却温度控制器PID_C的功能为升高操作变量输出MVC0。这就增加了预冷却的效果，并且必要用于再加热的加热受控变量输出MVH0还升高了控制变量PVT的减小。因此，操作变量输出MVH0接近等于理想值SP1。

若操作者将温度设定值SPT从低值转换到高值，产生加热请求，因此，加热温度控制器PID_H升高操作变量输出MVH0。由于用于加热的操作变量输出MVH0比理想值SP1高，冷却温度控制器PID_C确定了预定冷却过度，其功能是降低其操作变量输出MVC0。因此，冷却执行器Act2工作，以便不干扰加热。

另一方面，若操作者将温度设定值SPT从高值转换到低值，产生冷却请求，因此，加热温度控制器PID_H降低操作变量输出MVH0。由于用于加热的操作变量输出MVH0比理想值SP1低，冷却温度控制器PID_C确定了预定冷却不充分，其功能是升高所述操作变量输出MVC0。因此，冷却执行器Act2工作，以便加速冷却。

在使用加热执行器Act1作为主执行器和冷却执行器Act2作为副执行器的温度控制系统中，上述设置可能在保持预冷却/再加热的同时避免加热/冷却功能的输出抵消(过度预冷却或不充分预冷却)。结果，对温度控制系统而言，总体上有可能实现接近输出最小化的控制，从而实现了节能。此外，由于可在加热请求或冷却请求产生时适当操作冷却执行器Act2，可获得较高的可控性。

[第四实施例]

图9所示为本发明第四实施例的温度/湿度控制装置的布置框图。图9所示的温度/湿度控制装置包括温度控制器PID_Temp；湿度控制器PID_Hum；冷却温度控制器PID_C；温度控制输出分支单元D_MV_Temp；湿度控制输出分支单元D_MV_Hum；冷却输出最大值操作单元C_MAX2，其用来比较由温度控制输出分支单元D_MV_Hum、湿度控制输出分支单元D_MV_Hum及冷却温度控制器PID_C输出的操作变量，并将最大操作变量输出发送给冷却执行器Act2、加热执行器Act1、冷却执行器Act2及湿度执行器Act3。

本实施例合并了上述的第一和第三实施例。也就是说，当通过抑制加热/冷却功能的输出抵消和加湿/除湿功能的输出抵消来实现节能时，本实施例可适用于温度/湿度控制系统，诸如利用加热执行器Act1、冷却执行器Act2及加湿执行器Act3作为执行器的温度/湿度控制的浴池。

下面将解释本实施例的温度/湿度控制装置的操作。图10为图9所示的温度/湿度控制装置的操作流程图。

开始，温度控制器PID_Temp执行PID操作，以便计算操作变量输出MVT(图10的步骤301)。该操作与第一实施例中的温度控制器PID_Temp的操作完全相同。

温度控制输出分支单元D_MV_Temp分支由温度控制器PID_Temp输出的操作变量输出MVT，并将其输出到执行器Act1和Act2(步骤302)。该操作与第一实施例中的温度控制输出分支单元D_MV_Temp的操作完全相同。

接着，湿度控制器PID_Hum执行PID操作，以便计算操作变量输出MVH(图10的步骤303)。该操作与第一实施例中的湿度控制器PID_Hum的操作完全相同。

湿度控制输出分支单元D_MV_Hum分支由湿度控制器PID_Hum输出的操作变量MVH，并将其输出到执行器Act2和Act3(步骤304)。该操作与第一实施例中的湿度控制输出分支单元D_MV_Hum的操作完全相同。

下一步，冷却温度控制器PID_C执行PID操作，以便计算操作变量输出MVC0(步骤305)。该操作与第三实施例中的冷却温度控制器PID_C的操作基本相同。然而，预先给定的值如方程(10)的设定值SP1为操作变量示值MV1的理想值，这样就可实现节能和温度控制。再者，温度控制器PID_C利用由温度控制输出分支单元D_MV_Temp输出的操作变量示值MV1作为控制变量PV1进行方程(10)的计算。

然后，冷却输出最大值操作单元C_MAX2计算出由温度控制输出分支单元D_MV_Temp输出的操作变量示值MV2、由湿度控制输出分支单元D_MV_Hum输出的操作变量示值MV4及由冷却温度控制器PID_C输出的操作变量输出MVC0中的最大值MV2x，并将所述最大值MV2x输出到冷却执行器Act2(步骤306)。

也就是说，若操作变量示值MV2大于操作变量示值MV4，则冷却输出最大值操作单元C_MAX2设定操作变量示值MV2作为最大值MV2x。若操作变量示值MV2等于或小于操作变量示值MV4，则冷却输出最大值操作单元C_MAX2设定操作变量示值MV4作为最大值MV2x。

而且，若操作变量示值MV0大于最大值MV2x，冷却输出最大值操作单元C_MAX2将操作变量示值MV0作为最终最大值MV2x输出到冷却执行器Act2。若操作变量示值MV0等于或小于最大值MV2x，冷却输出最大值操作单元C_MAX2直接将最大值MV2x输出到冷却执行器Act2。

上述步骤301至306组成了一个控制周期的过程，及对每一个控制周期重复步骤301至306的过程。

在如上所述的本实施例中，冷却温度控制器PID_C利用操作变量示值MV1的理想值(如，10％)作为设定值SP1，利用实际的操作变量示值MV1作为控制变量PV1，并根据PID逻辑计算操作变量输出MVC0。

冷却输出最大值操作单元C_MAX2，在温度控制端所计算的冷却器操作变量示值MV2、在湿度控制端所计算的冷却器操作变量示值MV4、及通过冷却温度控制器PID_C所计算的冷却器操作变量示值MVC0，计算最大值MV2x。该最大值MV2x被输出到冷却执行器Act2。

在利用加热执行器Act1、冷却执行器Act2和加湿执行器Act3作为执行器的温度/湿度控制系统中，尤其是在温度控制中使用加热执行器Act1作为主执行器和冷却执行器Act2作为副执行器的控制系统中，上述设置可减小加热/冷却功能的输出抵消和加湿/除湿功能的输出抵消。结果，在总体上，对温度/湿度控制系统而言，可能实现控制接近最小输出，从而实现节能。还有，通过结合冷却温度控制器和冷却输出最大值操作单元还可进一步提高节能效果。如在第三实施例中，在加热请求或冷却请求产生时，可适当操作冷却执行器，从而可获得很高的控制性。

如上所述，本发明适用于利用加热执行器、冷却执行器、和加湿执行器的温度/湿度控制系统中，或适用于利用加热执行器作为主执行器和冷却执行器作为副执行器的温度控制系统中。

Claims (6)

1.一种温度/湿度控制方法，其特征在于，将来自温度控制器的、输出到加热执行器和冷却执行器的操作变量输出中的输出到冷却执行器的操作变量输出，与来自湿度控制器的、输出到加湿执行器和冷却执行器的操作变量输出中的输出到冷却执行器的操作变量输出相比较，并将较大的操作变量输出给到冷却执行器。

2.一种温度控制方法，其特征在于，在加热执行器和冷却执行器都被使用的状态下，将来自用于控制加热执行器加热的控制器的操作变量输出作为控制变量输入给到用于控制冷却执行器冷却的控制器，并将来自用于控制加热的控制器的所述操作变量输出的理想值作为设定值给到用于控制冷却的控制器，其中所述理想值同时满足节能和温度控制。

3.一种温度/湿度控制装置，其特征在于，包括：

用于实现温度控制的加热功能的加热执行器；

用于实现温度控制的冷却功能和湿度控制的除湿功能的冷却执行器；

用于实现湿度控制的加湿功能的加湿执行器；

用于控制温度的温度控制器；

用于控制湿度的湿度控制器；

温度控制输出分支单元，若操作变量输出的值相应于加热模式，则所述温度控制输出分支单元用于将来自所述温度控制器的操作变量输出输出到所述加热执行器，若操作变量输出的值相应于冷却模式，则所述温度控制输出分支单元用于将来自所述温度控制器的操作变量输出输出到所述冷却执行器；

湿度控制输出分支单元，若操作变量输出的值相应于加湿模式，则所述湿度控制输出分支单元用于将来自所述湿度控制器的操作变量输出输出到所述加湿执行器，若操作变量输出的值相应于除湿模式，则所述湿度控制输出分支单元用于将来自所述湿度控制器的操作变量输出输出到所述冷却执行器；

冷却输出最大值操作单元，其设置在所述温度控制输出分支单元和所述冷却执行器之间及所述湿度控制输出分支单元和所述冷却执行器之间，用于比较来自所述温度控制输出分支单元和湿度控制输出分支单元的操作变量输出，并将较大的操作变量输出给到所述冷却执行器。

4.一种温度/湿度控制装置，其特征在于，包括：

用于实现温度控制的加热功能的加热执行器；

用于实现温度控制的冷却功能和湿度控制的除湿功能的冷却执行器；

用于实现湿度控制的加湿功能的加湿执行器；

用于控制加热和将操作变量输出给到所述加热执行器的加热温度控制器；

用于控制冷却和将操作变量输出给到所述冷却执行器的冷却温度控制器；

用于控制加湿和将操作变量输出给到所述加湿执行器的加湿湿度控制器；

用于控制除湿和将操作变量输出给到冷却执行器的除湿湿度控制器；

用于在加热模式操作所述加热温度控制器、在冷却模式操作所述冷却温度控制器的温度控制器转换单元；

用于在加湿模式操作所述加湿湿度控制器、在除湿模式操作所述除湿湿度控制器的湿度控制器转换单元；和

冷却输出最大值操作单元，其设置在所述冷却温度控制器和所述冷却执行器之间及所述除湿湿度控制器和所述冷却执行器之间，用于比较来自所述冷却温度控制器和除湿湿度控制器的操作变量输出，并将较大的操作变量输出给到所述冷却执行器。

5.一种温度控制装置，其特征在于，包括：

用于实现温度控制的加热功能的加热执行器；

用于实现温度控制的冷却功能的冷却执行器；

用于控制加热和将操作变量输出给到所述加热执行器的加热温度控制器；和

冷却温度控制器，其用来接收来自所述加热温度控制器的操作变量输出作为输入控制变量，通过将操作变量输出的理想值用作设定值执行操作，及将操作变量输出作为操作的结果输出到所述冷却执行器。

6.一种温度/湿度控制装置，其特征在于，包括：

用于实现温度控制的加热功能的加热执行器；

用于实现温度控制的冷却功能和湿度控制的除湿功能的冷却执行器；

用于实现湿度控制的加湿功能的加湿执行器；

用于控制温度的温度控制器；

用于控制湿度的湿度控制器；

温度控制输出分支单元，若操作变量输出的值相应于加热模式，则所述温度控制输出分支单元用于将来自所述温度控制器的操作变量输出输出到所述加热执行器，若操作变量输出的值相应于冷却模式，则所述温度控制输出分支单元用于将来自所述温度控制器的操作变量输出输出到所述冷却执行器；

湿度控制输出分支单元，若操作变量输出的值相应于加湿模式，则所述湿度控制输出分支单元用于将来自所述湿度控制器的操作变量输出输出到所述加湿执行器，若操作变量输出的值相应于除湿模式，则所述湿度控制输出分支单元用于将来自所述湿度控制器的操作变量输出输出到所述冷却执行器；

冷却温度控制器，其用来接收来自所述温度控制输出单元的操作变量输出作为控制变量输入，通过将操作变量输出的理想值用作设定值执行操作，及将操作变量输出作为操作的结果输出到所述冷却执行器；和

冷却输出最大值操作单元，其设置在所述冷却执行器和所述温度控制输出分支单元之间及湿度控制输出分支单元和冷却温度控制器之间，用于比较来自所述温度控制输出分支单元、温度控制输出分支单元及冷却温度控制器的操作变量输出，并将较大的操作变量输出给到所述冷却执行器。

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