DE69718373T2

DE69718373T2 - Kühlschrank mit Regelung der Lüftergeschwindigkeit und der Stellung einer rotierenden Luftführungsklappe, sowie Verfahren zur dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69718373T2
Application number: DE69718373T
Authority: DE
Inventors: Yun-Seok Kang; Hae-Jin Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-04-29
Filing date: 1997-04-29
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: JPH1038437A; EP0805319A2; EP0805319A3; JP3142499B2; US5799496A; DE69718373D1; KR0176692B1; KR970070887A; EP0805319B1; CN1114084C; CN1173625A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlschranks mit einem Kühlfach, einem Lüfter, der Kühlluft in das Kühlfach treibt, einer Drehklappe, die Kühlluft, die in das Kühlfach getrieben wird, in verschiedene Richtungen ausstößt, und zwei wandbefestigten Temperaturfühlern in dem Kühlfach, sowie einen Kühlschrank, der ein Kühlfach, einen Lüfter, der Kühlluft in das Kühlfach treibt, eine Drehklappe, die Kühlluft, die in das Kühlfach getrieben wird, in verschiedene Richtungen ausstößt, ein Steuersystem für den Lüfter und die Drehklappe, wobei das Steuersystem die Drehzahl des Lüfters und den Stoppwinkel der Drehklappe steuert, und zwei wandbefestigte Temperaturfühler in dem Kühlfach umfasst.
Da im Allgemeinen in einem Kühlschrank, besonders in einem großen Kühlschrank, die Last des Kühlgutes, das gekühlt wird, in verschiedenen Bereichen des Kühlfachs verschieden ist, ist es schwer, eine gleichmäßige Temperatur in dem Kühlfach aufrechtzuerhalten. Folglich sind Untersuchungen hinsichtlich eines Verfahrens zum gleichmäßigen Verteilen der Temperatur des Kühlfachs mit der Zunahme der Lagerkapazität des Kühlfachs durchgeführt worden. Hier wird Kaltluft in einen Bereich hoher Temperatur geblasen, um die Temperatur innerhalb des Kühllachs auszugleichen. Die Drehklappe bestimmt die Blasrichtung der Kaltluft mit ihrem vorbestimmten Stoppwinkel bei der Drehung. Ein Lüfter läuft mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, um Kaltluft in das Kühlfach zu blasen.
Da jedoch die Ventilationskraft durch die Drehung des Lüfters in einem Kühlschrank mit der Drehklappe und dem Lüfter konstant ist, kann der Ausstoß von Kaltluft nicht entsprechend dem Abstand zwischen der Drehklappe und einem zu kühlenden Zielbereich gesteuert werden. Mit anderen Worten, wenn beabsichtigt ist, Kaltluft in einen vorderen Bereich des Kühlfachs, weit weg der Drehklappe, zu blasen, müsste die Drehzahl des Lüfters erhöht werden, um die Kaltluft in den vorderen Bereich zu blasen. Wenn indessen beabsichtigt ist, Kaltluft in einen hinteren Bereich des Kühlfachs, nahe der Drehklappe, zu blasen, müsste die Kaltluft- Ausstoßgeschwindigkeit durch Absenken der Drehzahl des Lüfters oder gänzliches Anhaften des Lüfters verringert werden. Der herkömmliche Lüfter kann jedoch infolge seiner konstanten Drehzahl die Kaltluft-Ausstoßgeschwindigkeit nicht in geeigneter Weise steuern.
Außerdem müssten als Vorbedingung, um die Kaltluft-Ausstoßgeschwindigkeit durch die Steuerung der Drehzahl des Lüfters zu steuern, Temperaturen jedes Bereichs entsprechend dem Abstand zwischen der Drehklappe und jedem Bereich genau gemessen werden. Bei dem herkömmlichen Kühlschrank, der nur zwei am oberen und unteren Teil des Kühlfachs gelegene Temperaturfühler besitzt, ist es jedoch schwer, die Temperaturen jedes Teils genau zu messen. Selbst wenn die Temperaturen jedes Teils durch die Fuzzy Hypothese mit einiger Genauigkeit hergeleitet werden, kann außerdem der herkömmliche Kühlschrank spezifische Fehler jedes Produkts, die bei seiner Massenherstellung auftreten, nicht korrigieren, so dass für die Genauigkeit Beschränkungen bestehen.
EP-A-0713064 offenbart die Verwendung eines Fuzzy-Modells zur Steuerung des Luftflusses in einem Kühlschrank. Dieses Dokument wird jedoch kraft Art. 54(3) EPC in den Stand der Technik eingeschlossen.
JP-A-05-82994 offenbart die Verwendung der Fuzzy-Hypothese zur Temperatursteuerung in einem Kühlschrank.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird in Anspruch 1 definiert.
Vorzugsweise wird das Fuzzy-Modell durch Takagi-Sugeno-Kang-Fuzzy-Hypothese erzeugt.
Besser noch wird das Fuzzy-Modell erzeugt durch:
Gewinnen von Temperaturdaten, die Temperaturänderungen an einer Mehrzahl von Stellen innerhalb des Kühlfachs darstellen und von der Drehklappe durch verschiedene Abstände getrennt sind, wobei die Drehklappe Temperaturfühler in verschiedenen Winkelstellungen verwendet;
Durchführen einer Fuzzy-Teilung basierend auf den Temperaturdaten;
Auswählen der optimalen Struktur unter denen, die durch die Fuzzy-Teilung gewonnen wurden, und
Herleiten einer linearen Formel zum Schließen auf die Stelle innerhalb des Kühlfachs (10) mit der höchsten Temperatur.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Zusammensetzen einer Wechselstromquelle, die den Lüfter antreibt, und eines Zerhackerkreises, der den durch die Wechselstromquelle ausgegebenen Wechselstrom unter der Steuerung des Steuersystems zerhackt, und Konfigurieren des Steuersystems, um den Zerhackerkreis zu steuern, um den Strom zum Antreiben des Lüfters (30) in Abhängigkeit von dem Ausgang des neuralen Netzwerks zu zerhacken, um die Drehzahl des Lüfters zu steuern. Besser umfasst das Verfahren das Konfigurieren des Steuersystems, um den Unterschied zwischen der gewünschten Drehzahl des Lüfters, wie durch den Ausgang des neuralen Netzwerks festgelegt, und der tatsächlichen Drehzahl des Lüfters zu bestimmen, eine Drehzahlregelspannung in Abhängigkeit von dem Unterschied zu berechnen und den Zerhackerkreis zu steuern, um die effektive Lüfterantriebsspannung durch die Dehzahlregelspannung zu verändern. Noch besser umfasst das Konfigurieren des Steuersystems zum Steuern des Zerhackerkreises das Konfigurieren des Steuersystems, um Spannungsnulldurchgänge des Wechselstromes zu erfassen, Unterbrechungszeiten aus den Drehzahlregelspannungen zu berechnen und das Zerhacken des Wechselstromes während Perioden, die sich von den erfassten Nulldurchgängen erstrecken, für die Unterbrechungszeiten zu bewirken.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Konfigurieren des Steuersystems, um den Unterschied zwischen der gewünschten Winkelstellung der Drehklappe, wie durch den Ausgang des neuralen Netzwerks festgelegt, und der tatsächlichen Winkelstellung der Drehklappe zu bestimmen und die Drehklappe in Abhängigkeit davon zu steuern, um die Winkelstellung der Drehklappe zu verändern, um Kühlluft auf die Stelle mit der höchsten Temperatur zu richten.
Ein erfindungsgemäßer Kühlschrank wird in Anspruch 8 definiert.
Vorzugsweise umfasst der Kühlschrank eine Wechselstromquelle, die den Lüfter antreibt, und einen Zerhackerkreis, der den durch die Wechselstromquelle ausgegebenen Wechselstrom unter der Steuerung des Steuersystems zerhackt, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um den Zerhackerkreis zu steuern, um den Strom zum Antreiben des Lüfters in Abhängigkeit von dem Ausgang des neuralen Netzwerks zu zerhacken, um die Drehzahl des Lüfters zu steuern.
Besser ist das Steuersystem konfiguriert, um den Unterschied zwischen der gewünschten Drehzahl des Lüfters, wie durch den Ausgang des neuralen Netzwerks festgelegt, und der tatsächlichen Drehzahl des Lüfters zu bestimmen, eine Drehzahlregelspannung in Abhängigkeit von dem Unterschied zu berechnen und den Zerhackerkreis zu steuern, um die effektive Lüfterantriebsspannung durch die Dehzahlregelspannung zu verändern. Noch besser ist das Steuersystem konfiguriert ist, um Spannungsnulldurchgänge des Wechselstromes zu erfassen, Unterbrechungszeiten aus den Drehzahlregelspannungen zu berechnen und das Zerhacken des Wechselstromes während Perioden, die sich von den erfassten Nulldurchgängen erstrecken, für die Unterbrechungszeiten zu bewirken.
Vorzugsweise umfasst der Zerhackerkreis einen zwischen die Wechselstromquelle und den Motor des Lüfters geschalteten Triac und eine Triggereinrichtung, die Triggersignale von dem Steuersystem an den Triac liefert.
Vorzugsweis ist das Steuersystem konfiguriert, um den Unterschied zwischen dar gewünschten Winkelstellung der Drehklappe, wie durch den Ausgang des neuralen Netzwerks festgelegt, und der tatsächlichen Winkelstellung der Drehklappe zu bestimmen und die Drehklappe in Abhängigkeit davon zu steuern, um die Winkelstellung der Drehkappe zu verändern, um Kühlluft auf die Stelle mit der höchsten Temperatur zu richten.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun in Form eines Beispiels mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die das Innere eines Kühlschranks mit einer erfindungsgemäßen Temperatur-Steuervorrichtung zeigt.
Fig. 2 ist eine senkrechte Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Kühlschranks.
Fig. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Drehklappe.
Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt, der das Ausstoßen von Kaltluft in Bereiche eines Kühlwachs, die von der Drehklappe durch verschiedene Abstände getrennt sind, gemäß der Drehzahl des Lüfters und dem Stoppwinkel der Drehklappe veranschaulicht.
Fig. 5 ist eine Grafik, die die Drehzahl des Lüfters zu der angenommenen Stelle im Kühlfach zeigt.
Fig. 6A, 6B und 6C sind Grafiken, die jeweils die geteilte Struktur zeigen, wenn die in Tabelle 1 gezeigten Daten durch Fuzzy-Teilung gedrittelt werden.
Fig. 7 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die Stellen auf jeweiligen Ebenen zeigt, wo Temperaturen zu messen sind.
Fig. 8 ist eine schematische Zeichnung, die die Struktur eines erfindungsgemäßen neuralen Netzwerks zeigt.
Fig. 9 zeigt ausführlicher das neurale Netzwerk von Fig. 8.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Temperatur-Steuervorrichtung.
Fig. 11 ist ein Teilschaltbild der in Fig. 10 gezeigten Temperatur-Steuervorrichtung.
Fig. 12 ist eine Grafik, die die Wellenform einer Wechselstrom- (AC) Spannung zeigt.
Fig. 13 ist eine Grafik, die die Ausgangswellenform von durch einen Nullduchgangspunkt- Detektor erfassten Nullduchgangspunkten zeigt.
Fig. 14 ist eine Grafik, die ein von einem Mikroprozessor erzeugtes Triggersignal zeigt, das um eine vorbestimmte Dauer (α) gegenüber der Wellenform von Fig. 13 verzögert ist.
Fig. 15 ist eine Grafik, die die für eine vorbestimmte Dauer (α) abgeschnittene AC-Wellenform zeigt, die an einen R-Lüfter-Antriebsmotor anzulegen ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, befindet sich eine Kühlkammer 10 gewöhnlich in dem unteren Teil des Kühlschranks. Die Kühlkammer 10 ist unterteilt, und der unterste Teil der Kühlkammer 10 wird als ein Frischhalter 1 benutzt. Meistens ist die Kühlkammer 10, den Frischhalter 1 ausgenommen, in vier Teile unterteilt, wobei der oberste Teil 2 gewöhnlich das Frischabteil genannt wird. Die übrigen Teile werden hier von oben nach unten erster, zweiter und dritter Teil 5, 6 und 7 genannt. Nimmt man außerdem die Höhe der Kühlkammer 10, den Frischhalter 1 und den obersten Teil 2 ausgenommen, als "H" an, dann liegen der erste, zweite und dritte Teil 5, 6 und 7 bei 3H/4, 1H/2 bzw. 1H/3.
Zwei Temperaturfühler 11, 12 befinden sich in der Kühlkammer 10. Der erste Temperaturfühler 11 erfasst die Temperatur des oberen linken Teils der Kühlkammer 10 und ist an der linken Wand des ersten Teils 5 befestigt. Der zweite Temperaturfühler 12 erfasst die Temperatur des unteren rechten Teils der Kühlkammer 10 und ist an der rechten Wand des dritten Teils 7 befestigt. Des Weiteren befindet sich ein Kaltluft-Ausstoßteil 15 in der Mitte der Rückwand der Kühlkammer 10. Der Ausstoß von Kaltluft aus dem Kaltluft-Ausstoßteil 15 wird hier durch eine in Fig. 3 gezeigte Drehklappe 20 gesteuert.
Fig. 2 zeigt die Lage eines Lüfters (R-Lüfter) 30 und der Drehklappe 20, die in dem Kaltluft- Ausstoßteil 15 installiert ist. Die Verweiszeichen 27 und 29 stellen hier einen Verdampfer bzw. den Lüfter (F-Lüfter) in einer Gefrierkammer dar. Die übrigen, mit denselben Verweiszeichen bezeichneten Elemente stellen dieselben Elemente wie in Fig. 1 dar. Ferner ist der Lüfter 30 mit der Drehklappe 20 an der Rückwand der Kühlkammer 10 installiert. Die Ausstoßgeschwindigkeit der Kaltluft von der Drehklappe 20 in die Teile 5, 6 und 7 wird durch die Drehzahl des Lüfters 30 gesteuert.
Fig. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Drehklappe 20. Gemäß Fig. 3 umfasst die Drehklappe 20 ein oberes Blatt 21, ein mittleres Blatt 22 und ein unteres Blatt 23, die dem ersten, zweiten bzw. dritten Teil entsprechen. Das obere, mittlere und untere Blau 21, 22 und 23 drehen sich gemeinsam zentriert um eine Drehwelle 25. Das obere, mittlere und untere Blatt 21, 22 und 23 sind um 60º gegeneinander versetzt, um Kaltluft in verschiedene Richtungen zu lenken.
Der Drehwinkel der Drehklappe 20 wird hierin "Stoppwinkel (θ)" genannt. Da jedes Blatt 21, 22 und 23 in einem anderen Winkel angeordnet ist, kann während der Drehung der Drehklappe 20 Kaltluft in verschiedene Richtungen ausgestoßen werden.
Fig. 4 ist eine Schnittsansicht, die das Ausstoßen von Kaltluft in Teile einer Kühlkammer in Bezug auf den Abstand von der Drehklappe gemäß der Drehzahl des Lüfters und der Richtung der Drehklappe veranschaulicht. Fig. 5 ist eine Grafik, die die Drehzahl des Lüfters 30 in Bezug auf die vermutete Stelle mit der höchsten Temperatur zeigt.
Die Kaltluft-Ausstoßrichtung wird nach links, zur Mitte und nach rechts gemäß dem Stoppwinkel (θ) der Drehklappe 20 (s. Fig. 3) gesteuert. Es ist erwünscht, den Stoppwinkel so zu steuern, dass er einen Wert hat, der der Temperaturverteilung in der Kühlkammer 10 entspricht Tatsächlich wird jedoch der Stoppwinkel (θ) der Drehklappe so gesteuert, dass er eine Mehrzahl von Winkeln (etwa fünf) ohne Stetigkeit besitzt.
Wenn der Lüfter 30 (s. Fig. 2) schnell läuft, wird Kaltluft in einen vorderen Teil der Kühlkammer 10, der weit von der Drehklappe liegt, ausgestoßen. Andererseits wird, wenn der Lüfter 30 langsam läuft, Kaltluft in einen hinteren Teil der Kühlkammer 10, der nahe der Drehklappe 20 liegt, ausgestoßen.
In Fig. 4 stellt PR die hintere Stelle der Kühlkammer 10, die nahe der Drehklappe 20 liegt, dar, PF stellt eine vordere Stelle der Kühlkammer 10, die weit weg von der Drehklappe 20 liegt, dar, und PM stellt eine mittlere Stelle zwischen der hinteren und der vorderen Stelle dar. In Fig. 5 wird Kaltluft in die Stelle PR geblasen, wenn der Lüfter 30 mit niedriger Drehzahl VL läuft, Katluft wird in die Stelle PM geblasen, wenn der Lüfter 30 mit einer mittleren Drehzahl VM laüft, und Kaltluft wird in die Stelle PF geblasen, wann der Lüfter 30 mit einer hohen Drehzahl VH läuft. Die Drehzahl der Lüfters 30 wird so gesteuert, dass sie keinen unstetigen Wert aufweist. Das heißt, die Drehzahl des Lüfters 30 wird so gesteuert, dass Kaltluft eine Stelle erreicht, die als die Stelle mit der höchsten Temperatur angenommen wird, so dass die gesteuerte Drehzahl zwischen der maximalen Drehzahl und der minimalen Drehzahl Kontinuität aufweist.
Erfindungsgemäß werden die Temperaturen jedes Teils der Kühlkammer angenommen, und dann wird ein Lernprozess auf der Basis der Daten der angenommenen Temperatur durchgeführt, um Kaltluft in den Teil mit der höchsten Temperatur zu blasen, um dadurch eine gleichmäßige Temperatur in der ganzen Kühlkammer aufrechtzuerhalten. Die vorliegende Erfindung kann durch die folgenden drei Schritte zustandegebracht werden.
Erstens, Temperaturen einer Mehrzahl von Teilen in der Kühlkammer 10, die von der Drehklappe 20 durch verschieden Abstände getrennt sind, werden mithilfe der von zwei Temperaturfühlern 11, 12 erfassten Temperaturen gemäß der auf dem Takagi-Sugeno-Kang-(TSK) Fuzzy-Modell basierenden Fuzzy-Ableitung abgeleitet.
Zweitens, Stellen, die den durch das Fuzzy-Modell abgeleiteten Temperaturen entsprechen, werden durch ein neurales Netzwerk korrigiert, um die zu kühlenden Stellen genauer zu berechnen. Das heißt, das neurale Netzwerk wird konstruiert, indem die von den zwei Temperaturfühlern 11, 12 erfassten Temperaturwerte als Eingangsknoten und die Stelle mit der höchsten Temperatur (nachstehend als "Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle" bezeichnet) innerhalb der Kühlkammer 10 als ein Ausgangsknoten genommen werden. Dann wird die Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle mit der abgeleiteten Stelle mittels Lernens durch das neurale Netzwerk verglichen, um dadurch die Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle genauer zu berechnen.
Drittens, die Drehzahl des Lüfters 30 und der Stoppwinkel (θ) der Drehklappe 20 werden gesteuert, um Kaltluft in die berechnete Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle zu blasen. Die Wellenform der Spannung, die an einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) zum Antreiben des Lüfters 30 angelegt wird, wird für eine vorbestimmte Dauer teilweise abgeschnitten, um den Effektivwert der Spannung zu verringern, um dadurch die Drehzahl des Lüfters 30 zu verlangsamen.
Im Folgenden werden die obigen drei Schritte ausführlich beschrieben.
Erstens, das TSK-Fuzzy-Modell in dem Fuzzy-Ableitungsschritt wird wie folgt beschrieben.
Für die Fuzzy Ableitung werden eine Mehrzahl von Daten bezüglich einer Mehrzahl von Variablen benötigt Beispiele der Daten werden in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
In Tabelle 1 gibt es drei Eingangsvariablen X1, X2 und X3 und eine Ausgabevariable Y, wobei die numerische Beziehung zwischen den Eingangsvariablen und der Ausgangsvariablen durch eine echte Messung erhalten wird. Die letztliche Aufgabe der TSK-Fuzzy Ableitung besteht darin, eine lineare Beziehung zwischen den Eingansvariablen und der Ausgangsvariablen mit eine numerischen Formel unter Verwendung der Mehrzahl gemessener Werte auszudrücken. Eine lineare Formel, die die Beziehung zwischen den Eingangs- und Ausgangsvariablen ausdrückt, wird somit wie folgt ausgedrückt, was "Folgerungsteil" der Fuzzy- Ableitung genannt wird:
Y = a&sub0; + a&sub1;X1 + a&sub2;X2 + a&sub3;X3 + a&sub4;X4 (1)
Wie in Tabelle 1 gezeigt, sind die Ausgangswerte entsprechend den Änderungen in den Eingangsvariablen entsprechend dem Grad des Beitrags jeder Eingangsvariablen zu dem gesamten Ausgangswert verschieden, und der Grad des Beitrags der Eingangswerte wird als Koeffizienten a&sub1;, a&sub2;, a&sub3; bzw. a&sub4; ausgedrückt.
Im Folgenden wird der Fuzzy-Ableitungsschritt stufenweise beschrieben.

Stufe 1

Erstens, eine lineare Formel, die die Beziehung zwischen den Eingangs- und Ausgangsvariablen darstellt, wird mittels der in Tabelle 1 gezeigten Daten gewonnen. Hier wird ein Verfahren der kleinsten Quadrate für die nummerische Analyse benutzt, und die Variablen mit einem kleineren Beitragsgrad werden mittels eines auf einer Fehlerrate basierenden Variablen-Verringerungsverfahrens als das Minimum angesehen, wodurch die folgende Formel (2) entsteht.
Y = 15.3 + 1.97X1 - 1.35X2 - 1.57X3 (2)
Die Formel (2) ist ähnlich der obigen Formel (1). Die Formel (2) ist jedoch eine Grundformel und nicht endgültig zur Konstruktion des Fuzzy-Modells für die Fuzzy Ableitung. Der Datenbereich wird auf der Basis einer Variablen mit dem höchsten Beitragsgrad basierend auf der Formel (2) geteilt, woraus die optimale lineare Formel entsteht, in der der Beitragsgrad jeder Variablen angemessen ausgedrückt wird. Wie in Formel (2) gezeigt, wird die Eingangsvariable X4 aus der Formel (2) gemäß einem auf dem Variablen-Verringerungsverfahren basierten Algorithmus entfernt.
Als ein Verfahren zur Modellierung der Beziehung zwischen den Eingangs- und Ausgangsvariablen eines nicht linearen Systems in einen polynomischen Ausdruck in Bezug auf die Eingangsvariablen wird ein Unvoreingenommenheits-Kriterium (UC) auf die Formel (2) angewandt. Um den Wert von UC zu erhalten, werden die ganzen Daten in zwei Gruppen A und B geteilt und dann durch die Variablen der folgenden Formel (3) ersetzt.
UC = [ (yiAB - yiAA)² + (yiBA - yiBB)²]1/2 (3)
wo nA die Anzahl Daten in Gruppe A darstellt, nB die Anzahl Daten in Gruppe B darstellt, yiAA einen Ausgang darstellt, der aus Gruppe A durch das Fuzzy-Modell, das durch Gruppe A erhaften wird, geschätzt wird, yiAB einen Ausgang darstellt, der aus Gruppe A durch das Fuzzy- Modell, das durch Gruppe B erhalten wird, geschätzt wird, yiBB einen Ausgang darstellt, der aus Gruppe B durch das Fuzzy-Modell, das durch Gruppe B erhalten wird, geschätzt wird, yiBA einen Ausgang darstellt, der aus Gruppe B durch das Fuzzy-Modell, das durch Gruppe A erhalten wird, geschätzt wird, das erste Glied die Differenz zwischen den geschätzen Ausgängen zwischen den Gruppen A und B in Bezug auf die Eingangsdaten der Gruppe A darstellt, und das zweite Glied die Differenz zwischen den geschätzten Ausgängen zwischen den Gruppen A und B in Bezug auf die Eingangsdaten der Gruppe B darstellt. Das aus dem Obigen erhaltene UC wird UC(1) genannt. Das aus den in Tabelle 1 gezeigten Daten erhaltene UC ist wie folgt
UC(1) = 3.8 (4)

Stufe 2

Ein Fuzzy-Modell, das zwei Wachstumsregeln begleitet wird aufgestellt. Die Struktur eines Vorbedingungsteils, der dem "wenn"-Teil der "wenn-dann"-Regel des Fuzzy Modells entspricht, sollte hier errichtet werden. Beim Errichten dieser Struktur werden die Auswahl von Variablen und die Fuzzy-Teilung gleichzeitig in Erwägung gezogen.
Zuerst wird eine Struktur mit einer der Variablen X1, X2 und X3 als eine Variable der Vorbedingungsteils vorausgesetzt, und der Datenbereich wird in zwei geteilt. Somit werden vier Strukturen für den Vorbedingungsteil in Betracht gezogen.
Zum Beispiel hat die erste Struktur ein Fuzzy-Modell, das die folgenden zwei Wachstumsregeln begleitet:
L1: wenn X1 = KLEIN, dann Y&sub1;&sub1; = -2.91 + 1.21X1 - 2.65X2 + 1.89X3
L2: wenn X1 = GROSS, dann Y&sub1;&sub2; = 1.11 + 1.29X1 + 1.81X2 + 2.23X3
Auch die zweite Struktur hat ein Fuzzy Modell, das die folgenden zwei Wachstumsregeln begleitet
L1: wenn X2 = KLEIN, dann Y&sub1;&sub1; = 0.89 + 1.56X1 + 1.09X2 + 2.14X3
L2: wenn X2 = GROSS, dann Y&sub1;&sub2; = 5.14 + 1.77X1 + 1.96X2 + 1.22X3
Die Parameter für den Vorbedingungsteil mit der obigen Struktur werden aufgestellt, und dann werden eine Struktur und Parameter des Folgerungsteils basierend auf dem aufgestellten Vorbedingungsteil aufgestellt. Die UC-Werte für die obigen vier Strukturen können wie folgt berechnet werden.
UC(2-1) = 5.4
UC(2-2) = 3.5
UC(2-3) = 3.3
UC(2-4) = 4.6
wo die erste Zahl in der Klammer eine Fuzzy-Teilung in zwei bedeutet, und die zweite Zahl den Index der Variablen darstellt. Zum Beispiel gibt UC(2-4) den UC-Wert an, wenn die Fuzzy-Teilung in zwei auf der Basis der Variablen X4 durchgeführt wird.
Vergleicht man die obigen vier UC-Werte, ist UC(2-3) der kleinste, so dass ein Fuzzy-Modell auf der Basis der Variablen X3 wie folgt konstruiert wird.
L1: wenn X3 = KLEIN, dann Y1 = 3.13X1 - 1.91X3 + 13.6X3
L2: wenn X3 = GROSS, dann Y2 = 8.92 + 1.84X1 - 1.32X2 - 0.14X3

Stufe 3

Da die Variable X3 im Vorbedingungsteil von Stufe 2 enthalten ist, wird eine Fuzzy-Teilung in drei auf der Basis der Variablen X3 durchgeführt. Das heißt, die Variable mit den kleinsten UC-Werten in der Stufe 2 wird vorzugsweise der Fuzzy-Teilung in drei hinzugefügt. Die Fuzzy-Teilung in drei wird folglich auf der Basis der Variablen X3 durchgeführt.
Drei Strukturen, wie in Fig. 6A bis 6C gezeigt, können für die Strukturen des geteilten Datenbereichs des Vorbedindungsteils in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel ist die dritte Struktur (s. Fig. 6C) wie folgt.
L1: wenn X3 = KLEIN, dann Y = 5.96 + 4.12X1 - 2.95X2 + 1.25X3
L2: wenn X3 = MITTEL, dann Y = 6.77 + 5.12X1 - 3.96X2 + 2.25X3
L3: wenn X3 = GROSS, dann Y = 2.77 + 3.12X1 - 2.97X2 + 3.25X3
Die Datenstruktur des Vorbedingungsteils und Parameter des Folgerungsteils werden in Bezug auf die obigen drei Strukturen errichtet, und dann können die UC-Werte berechnet werden. Demnach kann gezeigt werden, dass die erste Struktur den kleinsten UC-Wert besitzt. Ein Fuzzy-Modell wird somit auf der Basis der ersten Struktur wie folgt konstruiert.
L1: wenn X3 = KLEIN, dann Y1 = 20.5 + 3.3X1 - 1.85X2 - 4.98X3
L2: wenn X3 = GROSS und X2 = KLEIN, dann Y2 = 12.7 + 2.98X1 - 0.56X3
L3: wenn X3 = GROSS und X2 = GROSS, dann Y3 = 7.1 + 1.32X1 - 0.34X2 - 0.42X3
Die obige Datenteilungsstruktur ist ein Fuzzy-Modell für die Stufe 3.

Stufe 4

Die obige Fuzzy Teilung und Berechnung der UC-Werte in Bezug auf jede Teilungsstruktur werden wiederholt. Diese Wiederholung wird durchgeführt, bis der kleinste UC-Wert erhalten wird. Wenn der kleinste UC-Wert erhalten ist, wird die entsprechende Struktur als die optimale Struktur ausgewählt, und dann wird eine Formel für den Folgerungsteil gewonnen. Somit wird die gewonnene Formel des Folgerungsteils dafür gehalten, dass sie den Beitragsgrad jeder Variablen optimal widerspiegelt.
Im Folgenden wird in der vorliegenden Erfindung ein Prozess zum Gewinnen einer linearen Formel aus dem obigen Folgerungsteil der "wenn-dann"-Regel beschrieben.
Um das Fuzzy-Modell zum Schätzen der Temperaturverteilung innerhalb der Kühlkammer mittels der durch die Temperaturfühler 11, 12 gemessenen Temperaturen zu gewinnen, werden Daten benötigt, die die vertikalen und horizontalen Temperaturverteilungen an verschiedenen Stellen widerspiegeln, die von der Drehklappe durch verschiedene Abstände in der Kühlkammer getrennt sind.
Fig. 7 zeigt Stellen, wo Temperaturen in der Kühlkammer 10 (Fig. 1) zu messen sind, worin insgesamt 27 Stellen, neun (3 · 3) auf jeder Ebene, die auf den Höhen 3H/4, 1H/2 und 1H/3 von unten liegen, gezeigt werden. Die 27 Stellen sind hier als t1 bis t27 bezeichnet. Zuerst wird der Unterschied zwischen den Temperaturen mit zwei Temperaturfühlern 11, 12 gemessen, und zeitlich sich ändernde Werte in den Temperaturunterschieden an den 27 Stellen werden in eine Tabelle eingetragen. Die erhaltene Tabelle gleicht der obigen Tabelle 1. Die Tabelle zeigt die Temperaturänderungsrate der 27 Stellen in Bezug auf die Unterschiede in den durch die Temperaturfühler 11, 12 gemessenen Temperaturen, die benötigt wird, um das Fuzzy Modell für die Fuzzy Ableitung der vorliegenden Erfindung zu konstruieren.
Hier werden die Eingangsvariablen X1, X2 und X3, die Temperaturunterschiede an den 27 Stellen (t1 bis t27) im zeitlichen Verlauf sind, wie folgt ausgedrückt.
X1 = S2(k) - S1(k)
X2 = S2(k - 1) - S1 (k - 1)
X3 = S2(k - 2) - S1 (k - 2)
wo S1(k) und S2(k) mit den Temperaturfühlern 11, 12 gemessene momentante Temperaturwerte sind, S1(k - 1) und S2(k - 1) 1 Minute zuvor mit den Temperaturfühlern 11, 12 gemessene Temperaturwerte sind, und S1(k - 2) und S2(k - 2) 2 Minuten zuvor mit den Temperaturfühlern 11, 12 gemessene Temperaturwerte sind. X1 gibt somit den Unterschied in den mit den Temperaturfühlern 11, 12 gemessenen momentanen Temperaturen an, X2 gibt den Unterschied in den mit den Temperaturfühlern 11, 12 1 Minute zuvor gemessenen Temperaturen an, und X3 gibt den Unterschied in den mit den Temperaturfühlern 11, 12 2 Minuten zuvor gemessenen Temperaturen an.
Außerdem wird eine Ausgangsvariable als die höchste Temperatur unter den an den 27 Stellen (t1 bis t27) gemessenen Temperaturen in Bezug auf die Eingangsvariablen X1, X2 und X3 ausgedrückt. Die Daten enthalten somit die Unterschiede in den mit den Temperaturfühlern 11, 12 gemessenen Temperaturen und die zeitlichen Temperaturunterschieds-Änderungsraten an den 27 Stellen.
Die oben beschriebene TSK-Fuzzy-Theorie wird unter Verwendung der Tabelle angewandt. Das heißt, die Fuzzy-Zweiteilung wird in Bezug auf jeweilige Variablen durchgeführt, und die Fuzzy-Dreiteilung wird auf der Basis einer Variablen mit dem kleinsten UC-Wert durchgeführt, so dass eine Fuzzy-Struktur mit dem kleinsten UC-Wert ausgewählt wird. Dann werden Parameter des Vorbedingungsteils in Bezug auf die gewählte Fuzzy-Struktur gewonnen, und dann wird eine beabsichtigte, endgültige lineare Formel gemäß den gewonnenen Parametern konstruiert.
Zum Zweck der Erklärung wird die erhaltene, endgültige Fuzzy-Struktur wie folgt angommen.
Die gewählte Struktur und nummerische Werte werden hier angenommen, um die endgültige Formel auszudrücken. Die endgültige Fuzzy-Struktur und der nummerische Wert der Formel gemäß ihrer Struktur können daher gemäß den Versuchsdaten abweichend sein.
L1: wenn X1 = KLEIN dann Y1 = 9.03 + 0.175X1 - 0.347X2 + 0.174X3
L2: wenn X1 = MITTEL dann Y2 = 9.43 - 2.6955X1 + 4.042X2 - 1.041X3
L3: wenn X1 = GROSS und X2 = KLEIN dann Y3 = -15.97 + 8.82X1 - 14.12X2 + 2.528X3
L4: wenn X1 = GROSS und X2 = KLEIN dann Y4 = 1.1 - 0.48X1 + 0.616X2 - 0.145X3
Hier wird angenommen, dass die optimale Struktur durch die Fuzzy-Vierteilung erhalten wird, und Y1 bis Y4 lineare Formeln in jedem Bereich der viergeteilten Fuzzy-Struktur sind. Der Ausgang Y' wird aus dem obigen Fuzzy-Modell wie folgt berechnet.
Wenn g1 = -( X1 + 6 - X1 - 8 )/14,
g2 = -( X1 - 6 - X1 - 8 )/11,
W1[1] = 0.5(1 + g1),
W1[2] = 0.5(-g1 - g2),
W1[3] = 0.5(1 + g2),
W2[1] = 0.5(1 - X2 - 2 - X2 - 16 )/14 und
W2[2] = 1 - W2[1],
Y' = W1[1]Y1 + W1[2]W2[1]Y2 + W1[2]W2[1]Y3 + W1[3]Y4.
Hier stellen g1 und g2 Mitgliedsfunktionen der ersten und zweiten geteilten Muster des obigen Fuzzy-Modell dar, und W stellt ein Gewicht der Fuzzy-Ableitung dar, das addiert wird, um den Beitragsgrad jedes Bereichs in Bezug auf die erhaltene Formel gemäß einer allgemeinen Theorie des TSK-Fuzzy-Modells zu kompensieren. Der endgültige Ausgang Y' stellt eine Zielstelle dar, in die Kaltluft für ein optimales Temperaturgleichgewicht zu blasen ist.
Im Folgenden wird der zweite Schritt zum Berechnen einer "Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle", die eine Zielstelle angibt, in die Kaltluft für das optimale Temperaturgleichgewicht ausgestoßen wird, durch Trainieren des neuralen Netzwerks durchgeführt, was nun beschrieben wird.
Die Drehzahl des Lüfters 30 während eines folgenden Probenzyklus wird aus den Werten von mit den Temperaturfühlern 11 und 12 erfassten vorherigen und momentanen Temperaturen und der vorherigen Drehzahl des Lüfters 30 berechnet. Das neurale Netzwerk hat vier Eingangsknoten a1, a2, a3 und a4 und einen Ausgangsknoten Y. Hier entspricht a1 der Drehzahl V(k) des Lüfters 30 während eines Probenzyklus, und a2, a3 und a4 entsprechen den für die Fuzzy Ableitung benutzten Variablen X1, X2 bzw. X3. Des Weiteren stellt Y die Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle dar, die durch Korrigieren der aus der Fuzzy- Ableitung mittels des neuralen Netzwerks abgeleiteten Stelle erhalten wird.
Fig. 8 und 9 zeigen das neurale Netzwerk mit der obigen Struktur. In den Zeichnungen stellt W1 ein zwischen eine Eingangsschicht und eine verborgene Schicht angelegtes Gewicht dar, und W2 stellt ein zwischen die verborgene Schicht und eine Ausgangsschicht angelegtes Gewicht dar. B1 und B2 stellen an die verborgene Schicht bzw. die Ausgangsschicht angelegte Vorbelastungen dar. Im Einzelnen sind B1 und B2 von außen eingegebene Konstanten, um die Richtigkeit des Lernens zu erhöhen, wobei die Werte dieser Konstanten im Allgemeinen "1" sind. Die verborgene Schicht besteht hier aus einer Schicht und hat 20 Eingangsknoten.
Das Trainieren des neuralen Netzwerks mit den Eingangsknoten und dem Ausgangsknoten erfolgt unter Verwendung des Ausgangswertes aus dem von dem ersten Schritt erhaltenen Aufseher-TSK-Fuzzy-Modell gemäß einem Rückausbreitungsverfahren. Referenzdaten von Eingangsknoten für das Lernen sind Werte von Eingangsknoten a1, a2, a3 und a4 als gemessene Werte, und Referenzdaten des Ausgangsknotens sind ein Differenzwert zwischen dem Y-Wert und Y'-Wert, der mit der aus der Fuzzy-Ableitung abgeleiteten Drehzahl des Lüfters verglichen wird, um den Lerngrad widerzuspiegeln.
Die gemäß einer allgemeinen Formel für das neurale Netzwerk erhaltene Beziehung zwischen den in Fig. 9 gezeigten Eingangsknoten und den verborgenen Knoten ist wie folgt.
c&sub1; = W¹&sub1;a1 + W²&sub1;a2 + W³&sub1;a3 + W&sup4;&sub1;a4 - b¹&sub1;
c&sub2; = W¹&sub2;a1 + W²&sub2;a2 + W³&sub2;a3 + W&sup4;&sub2;a4 - b²&sub1;
c&sub3; = W¹&sub3;a1 + W²&sub3;a2 + W³&sub3;a3 + W&sup4;&sub3;a4 - b³&sub1;
c&sub4; = W¹&sub4;a1 + W²&sub4;a2 + W³&sub4;a3 + W&sup4;&sub4;a4 - b&sup4;&sub1;
c&sub5; = W¹&sub5;a1 + W²&sub5;a2 + W³&sub5;a3 + W&sup4;&sub5;a4 - b&sup5;&sub1;
c&sub6; = W¹&sub6;a1 + W²&sub6;a2 + W³&sub6;a3 + W&sup4;&sub6;a4 - b&sup6;&sub1;
c&sub7; = W¹&sub7;a1 + W²&sub7;a2 + W³&sub7;a3 + W&sup4;&sub7;a4 - b&sup7;&sub1;
c&sub8; = W¹&sub8;a1 + W²&sub8;a2 + W³&sub8;a3 + W&sup4;&sub8;a4 - b&sup8;&sub1;
c&sub9; = W¹&sub9;a1 + W²&sub9;a2 + W³&sub9;a3 + W&sup4;&sub9;a4 - b&sup9;&sub1;
c&sub1;&sub0; = W¹&sub1;&sub0;a1 + W²&sub1;&sub0;a2 + W³&sub1;&sub0;a3 + W&sup4;&sub1;&sub0;a4 - b¹&sup0;&sub1;
c&sub1;&sub1; = W¹&sub1;&sub1;a1 + W²&sub1;&sub1;a2 + W³&sub1;&sub1;a3 + W&sup4;&sub1;&sub1;a4 - b¹¹&sub1;
c&sub1;&sub2; = W¹&sub1;&sub2;a1 + W²&sub1;&sub2;a2 + W³&sub1;&sub2;a3 + W&sup4;&sub1;&sub2;a4 - b¹²&sub1;
c&sub1;&sub3; = W¹&sub1;&sub3;a1 + W²&sub1;&sub3;a2 + W³&sub1;&sub3;a3 + W&sup4;&sub1;&sub3;a4 - b¹³&sub1;
c&sub1;&sub4; = W¹&sub1;&sub4;a1 + W²&sub1;&sub4;a2 + W³&sub1;&sub4;a3 + W&sup4;&sub1;&sub4;a4 - b¹&sup4;&sub1;
c&sub1;&sub5; = W¹&sub1;&sub5;a1 + W²&sub1;&sub5;a2 + W³&sub1;&sub5;a3 + W&sup4;&sub1;&sub5;a4 - b¹&sup5;&sub1;
c&sub1;&sub6; = W¹&sub1;&sub6;a1 + W²&sub1;&sub6;a2 + W³&sub1;&sub6;a3 + W&sup4;&sub1;&sub6;a4 - b¹&sup6;&sub1;
c&sub1;&sub7; = W¹&sub1;&sub7;a1 + W²&sub1;&sub7;a2 + W³&sub1;&sub7;a3 + W&sup4;&sub1;&sub7;a4 - b¹&sup7;&sub1;
c&sub1;&sub8; = W¹&sub1;&sub8;a1 + W²&sub1;&sub8;a2 + W³&sub1;&sub8;a3 + W&sup4;&sub1;&sub8;a4 - b¹&sup8;&sub1;
c&sub1;&sub9; = W¹&sub1;&sub9;a1 + W²&sub1;&sub9;a2 + W³&sub1;&sub9;a3 + W&sup4;&sub1;&sub9;a4 - b¹&sup9;&sub1;
c&sub2;&sub0; = W¹&sub2;&sub0;a1 + W²&sub2;&sub0;a2 + W³&sub2;&sub0;a3 + W&sup4;&sub2;&sub0;a4 - b²&sup0;&sub1;
Die Beziehung zwischen den verborgenen Knoten und dem Ausgangsknoten ist wie folgt.
Y = w¹c&sub1; + w²c&sub2; + w³c&sub3; + w&sup4;c&sub4; + w&sup5;c&sub5; + w&sup6;c&sub6; + w&sup7;c&sub7; + w&sup8;c&sub8; + w&sup9;c&sub9; + w¹&sup0;c&sub1;&sub0; + w¹¹c&sub1;&sub1; + w¹²c&sub1;&sub2; + w¹³c&sub1;&sub3; + w¹&sup4;c&sub1;&sub4; + w¹&sup5;c&sub1;&sub5; + w¹&sup6;c&sub1;&sub6; + w¹&sup7;c&sub1;&sub7; + w¹&sup8;c&sub1;&sub8; + w¹&sup9;c&sub1;&sub9; + w²&sup0;c&sub2;&sub0; - b&sub2;
Nachstehend wird der dritte Schritt zum Steuern der Drehzahl des Lüfters 30 (s. fig. 2) und des Stoppwinkels (θ) der Drehklappe 20 gemäß der Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle beschrieben.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Temperatur-Steuervorrichtung. Die Gesamtsteuerung des Kühlschranks wird von einem Mikroprozessor 31 durchgeführt. S1 und S2 Temperaturfühler 11, 12 erfassen die Temperatur innerhalb der Kühlkammer, um Daten von veränderten Temperaturen zu liefern, die für die Fuzzy-Ableitung benötigt werden. Ein F-Lüfter Antriebsteil 33 und ein R-Lüfter-Antriebsteil 34 dienen zum Antreiben von Kaltluft-Lüftern 29 und 30 (s. Fig. 2) in einer Gefrierkammer bzw. Kühlkammer. Der Mikroprozessor 31 steuert die F- und R-Lüfter-Antriebsteile 33 und 34 und einen Kompressor 32, um so die Gesamtfunktion des Kühlschranks zu steuern.
Ein Drehklappen-Stellungsfühler 37 erfasst den Stoppwinkel (θ) der Drehklappe 20 gemäß der Änderung in der Stellung der Drehklappe 20, um Daten zu liefern, die zur genaueren Steuerung des Stoppwinkels der Drehklappe 20 benötigt werden. Ein Drehklappenstellungs- Steuerteil 36 dient zum Steuern der Drehklappe 20.
Fig. 11 ist ein Teilschatbild einer Temperatur-Steuervorrichtung zur erfingsgemäßen Durchführung des Verfahrens zum Steuern der Drehzahl des Lüfters und des Stoppwinkels der Drehklappe. Die Temperatur-Steuervorrichtung umfasst einen Antriebsmotor 41, eine AC- Stromquelle 47, die eine an den Antriebsmotor 41 angelegte AC-Spannung liefert, einen Transformator 49, der die Spannung von der AC-Stromquelle 47 in ein kleines Signal umsetzt, das durch den Mikroprozessor 31 erfasst werden kann, einen Spannungswellenform- Abschneideteil 40 und den Drehklappenstellungs-Steuerteil 36. Ein R-Lüfter Drehzahlfühler 39 erfasst die Drehzahl des Lüfters 30 (s. Fig. 2) durch Prüfen der Änderung seiner Stellung, um Daten zu liefern, die zur genauen Steuerung der Drehzahl des Lüfters 30 benötigt werden.
Der Mikroprozessor 31 besitzt einen Fuzzy Ableitungsteil und einen neuralen Netzwerkteil, um eine Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle auf der Basis von durch die Temperaturfühler 11, 12 gemessenen Temperaturen zu bestimmen und die Drehzahl des Lüfters und den Stoppwinkel der Drehklappe gemäß der bestimmten Stelle zu steuern. Um Kaltluft an die bestimmte Stelle zu liefern, wird die Drehzahl des Lüfters gemäß dem Abstand zwischen der Drehklappe und der bestimmten Stelle eingestellt, und der Stoppwinkel der Drehklappe wird entsprechend der bestimmten Stelle eingestellt.
Die AC-Stromquelle 47 liefert den zum Drehen des in Fig. 2 gezeigten Lüfters 30 benötigten Strom. Die von der AC-Stromquelle 47 gelieferte Spannung, die eine Sinus-Wellenform wie in Fig. 12 gezeigt aufweist, ist zum Drehen des Lüfters 30 mit der höchsten Drehzahl. Der Spannungswellenform-Abschneideteil 40 schaltet die Spannungswellenform für eine vorbestimmte Dauer ab, um den Effektivwert der an den Abtriebsmotor 41 angelegten Spannung zu steuern, um dadurch die Drehzahl des Lüfters 30 zu steuern. Der Vorgang zur Steuerung der Drehzahl des Lüfters 30 ist wie folgt.
Die Spannung von der AC-Stromquelle 47 wird über den Transformator 49 auf einen vorbestimmten Pegel abwärts konvertiert, um die Erfassung durch den Mikroprozessor 31 zu ermöglichen. Das heißt die Ausgangsspannung des Transformators liegt in der Größenordnung von einigen Vok. Die Spannung erfährt eine Vollweggleichrichtung durch eine Brückenschaltung 46 und wird dann über einen Transistorverstärker 48 an den Mikroprozessor 31 angelegt. Der Mikroprozessor 31 erfasst einen Nulldurchgangspunkt der vollweggleichgerichteten Spannung. Der Mikroprozessor 31 fungiert somit als ein Nulldurchgangsdetektor (s. Fig. 10). Der Fuzzy Ableitungsteil des Mikroprozessors 31 gibt eine Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle mit der höchten Temperatur in der Kühlkammer aus, in die Kaltluft zum Temperatur-Gleichgewicht gemäß der obigen endgültigen Formel, die basierend auf den durch die Temperaturfühler 11, 12 erfassten Temperaturen abgeleitet wird, ausgestoßen wird. Der Mikroprozessor 31 berechnet den Effektivwert der Spannung, die an den Antriebsmotor 41 zum Drehen des Lüfters 30 mit der Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsdrehzahl anzulegen ist die die benötigte Drehzahl des Lüfters zum Liefern der Kaltluft angibt, um die Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle zu erreichen.
Der Drehklappenstellungs-Steuerteil 36 steuert den Stoppwinkel (θ) der Drehklappe gemäß der von dem Mikroprozessor 31 abgeleiteten Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle.
Fig. 12 ist eine Grafik, die die Wellenform der AC-Spannung zeigt. Um eine Spannung mit dem berechneten Effektivwert zu erzeugen, wird eine vorbestimmte Dauer der in Fig. 12 gezeigten Wellenforn durch den Spannungswellenform-Abschneideteil 40 abgeschnitten. Der Spannungswellenform Abschneideteil 40 umfasst einen optischen TRIAC 43 und einen TRIAC 45. Der TRIAC 45 ist mit der AC-Stromquelle 47 und dem Antriebsmotor 41 in Reihe geschaltet und empfängt als Gate-Signal den Ausgang des optischen TRIAC 43. Der optische TRIAC 43 erzeugt das an den TRIAC 45 auszugebende Gate-Signal durch ein Triggersignal vom Mikroprozessor 31.
Der Mikroprozessor 31 bestimmt eine vorbestimmte Dauer der Wellenform, die von dem erfassten Nulldurchgangspunkt an abzuschneiden ist, und versorgt den optischen TRIAC 43 mit dem Triggersignal nach Ablauf einer Zeit, die der Abschneidedauer entspricht. Fig. 13 ist eine Grafik, die die durch den Nulldurchgangspunkt-Detektor 38 (s. Fig. 10) erfasste Ausgangswellenform von null Volt (d. h. Nulldurchgangspunkt) zeigt. Fig. 14 ist eine Grafik, die ein Triggersignal zeigt, das vom Mikroprozessor 31 eine vorbestimmte Zeit (α) nach dem Nulldurchgang der Wellenform von Fig. 13 erzeugt wird. Die an den TRIAC 45 angelegte AC- Spannung wird für die Dauer α nach dem Nulldurchgangspunkt, wie in Fig. 15 gezeigt, abgeschnitten, so dass der Effektivwert der an den Antriebsmotor 41 angelegten Spannung verringert wird. Die Drehzahl des Lüfters wird folglich verringert. Wenn die vom Mikroprozessor 31 berechnete Gleichgewichtsdrehzahl niedrig ist, wird die Abschneidedauer α weiter erhöht. Wenn andererseits die Gleichgewichtsdrehzahl hoch ist, wird die Abschneidedauer α verringert, wodurch die Drehzahl des Antriebsmotors 41 erhöht wird. Die Drehzahl des Lüfters wird wie oben gesteuert.
Der Drehklappen-Stellungsfühler 37 erfasst die Winkelstellungssignale der Drehklappen für jede Drehung derselben und sendet dann die erfassten Winkelstellungssignale an den Mikroprozessor 31. Der Mikroprozessor 31 ermittelt eine Änderung in der Stellung der Drehklappe, um den wirklichen Stoppwinkel der Drehklappe zu berechnen, und vergleicht dann den berechneten wirklichen Stoppwinkel mit dem "Temperatur-Gleichgewichtsausgleichswinkel", unter dem Kaltluft in die Temperatur-Gleichgewichtsausgleichsstelle ausgestoßen werden kann. Wenn der wirkliche Stoppwinkel der Drehklappe gleich dem Temperatur-Gleichgewichtsausgleichswinkel ist, wird der Stoppwinkel der Drehklappe auf dem Temperatur- Gleichgewichtsausgleichswinkel gehalten. Andernfalls wird die Differenz zwischen dem wirklichen Stoppwinkel und dem Temperatur-Gleichgewichtsausgleichswinkel an die Steuerung für die Richtung der Drehklappe reflektiert.
Wie oben beschrieben, werden bei dem Temperatur-Steuerungsvorfahren und Vorrichtung für den erfindungsgemäßen Kühlschrank Temperaturen jedes Teils aus einem Fuzzy Modell mithilfe der Werte von Temperaturen, die von nur einer kleinen Zahl von Temperaturfühlern erfasst werden, genau abgeleitet, und dann werden die Drehzahl des Lüfters und der Stoppwinkel der Drehklappe entsprechend dem Teil mit der höchsten Temperatur, in den die Katluft auszustoßen ist, geeignet gesteuert. Demnach wird die Kaltluft in jeden Teil entsprechend dem Abstand zwischen der Drehklappe und einer Zielstelle in geeigneter Weise ausgestoßen, so dass in der ganzen Kühlkammer das optimale Temperatur-Gleichgewicht erreicht wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Kühlschranks mit einem Kühlfach (10), einem Lüfter (30), der Kühlluft in das Kühlfach treibt (10), einer Drehklappe (20), die Kühlluft, die in das Kühlfach getrieben wird, in verschiedene Richtungen ausstößt, und zwei wandbefestigten Temperaturfühlern (11, 12) in dem Kühlfach (10), wobei das Verfahren umfasst:

Erzeugen eines Fuzzy Modells, das Temperaturen einer Mehrzahl von Teilen in dem Fach (10) mittels der durch die Fühler (11, 12) erfassten Temperatur herleitet;

Trainieren eines neuralen Netzwerks mittels des Fuzzy-Modells, um die durch das Fuzzy- Modell hergeleiteten Temperaturen zu korrigieren und den Teil in dem Fach (10) mit der höchsten Temperatur genauer zu bestimmen, und

Implementieren des neuralen Netzwerks in einem Steuersystem (31) für den Lüfter (30) und die Drehklappe (20), wobei das Steuersystem die Drehgeschwindigkeit des Lüfters (30) und den Stoppwinkel (θ) der Drehklappe (20) steuert, um Kühlluft auf die Stelle des momentan höchsten Temperaturpunktes im Kühlfach (10) des Kühlschranks zu richten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fuzzy-Modell durch Takagi-Sugeno-Kang-Hypothese erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Fuzzy-Modell erzeugt wird durch:

Gewinnen von Temperaturdaten, die Temperaturänderungen an einer Mehrzahl von Stellen innerhalb des Kühlfachs (10) darstellen und von der Drehklappe (20) durch verschiedene Abstände getrennt sind, wobei die Drehklappe (20) Temperatürfühler in verschiedenen Winkelstellungen verwendet;

Durchführen einer Fuzzy-Teilung basierend auf den Temperaturdaten;

Auswählen der optimalen Struktur unter denen, die durch die Fuzzy-Teilung gewonnen wurden, und

Herleiten einer linearen Formel zum Schließen auf die Stelle innerhalb des Kühlfachs (10) mit der höchsten Temperatur.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, das das Zusammenbauen einer Wechselstromquelle (47), die den Lüfter (30) antreibt, und eines Zerhackerkreises (40), der den durch die Wechselstromquelle ausgegebenen Wechselstrom unter der Steuerung des Steuersystems (31) zerhackt, und das Konfigurieren des Steuersystems (31) umfasst, um den Zerhackerkreis (40) zu steuern, um den Strom zum Antreiben des Lüfters (30) in Abhängigkeit von dem Ausgang des neuralen Netzwerks zu zerhacken, um die Geschwindigkeit des Lüfters (30) zu steuern.

5. Verfahren nach Anspruch 4, das das Konfigurieren des Steuersystems (31) umfasst, um den Unterschied zwischen der gewünschten Drehzahl des Lüfters (30), wie durch den Ausgang des neuralen Netzwerks festgelegt, und der tatsächlichen Drehzahl des Lüfters (30) zu bestimmen, eine Drehzahlregelspannung in Abhängigkeit von dem Unterschied zu berechnen und den Zerhackerkreis (40) zu steuern, um die effektive Lüfterantriebsspannung durch die Dehzahlregelspannung zu verändern.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Konfigurieren des Steuersystems (31) zum Steuern des Zerhackerkreises (40) das Konfigurieren des Steuersystems (31) umfasst, um Spannungsnulldurchgänge des Wechselstromes zu erfassen, Unterbrechungszeiten aus den Drehzahlregelspannungen zu berechnen und das Zerhacken des Wechselstromes während Perioden, die sich von den erfassten Nulldurchgängen erstrecken, für die Unterbrechungszeiten zu bewirken.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das das Konfigurieren des Steuersystems (31) umfasst, um den Unterschied zwischen der gewünschten Winkelstellung der Drehklappe (20), wie durch den Ausgang des neuralen Netzwerks festgelegt, und der tatsächlichen Winkelstellung der Drehklappe (20) zu bestimmen und die Drehklappe (20) in Abhängigkeit davon zu steuern, um die Winkelstellung der Drehklappe zu verändern, um Kühlluft auf die Stelle mit der höchsten Temperatur zu richten.

8. Kühlschrank, der umfasst

ein Kühlfach (10);

einen Lüfter (30), der Kühlluft in das Kühlfach (10) treibt;

eine Drehklappe (20), die Kühlluft, die in das Kühlfach getrieben wird, in verschiedene Richtungen ausstößt;

ein Steuersystem (31) für den Lüfter (30) und die Drehklappe (20), wobei das Steuersystem die Drehzahl des Lüfters (30) und den Stoppwinkel (θ) der Drehklappe steuert (20), und

zwei wandbefestigte Temperaturfühler (11, 12) in dem Kühlfach (10),

wobei das Steuersystem (31) ein neurales Netzwerk zur Steuerung des Lüfters (30) und der Drehklappe (20) umfasst, um Kühlluft auf die Stelle des momentan höchsten Temperaturpunktes in dem Kühlfach (10) des Kühlschrankes zu richten, wobei das neurale Netzwerk eine Implementierung eines Fuzzy-Modells bereitstellt, das Temperaturen einer Mehrzahl von Teilen in dem Fach (10) mittels der durch die Fühler (11, 12) erfassten Temperaturen herleitet, und das neurale Netzwerk mittels des Fuzzy-Modells trainiert worden ist, um die durch das Fuzzy Modell hergeleiteten Temperaturen zu korrigieren und den Teil in dem Fach (10) mit der höchsten Temperatur genauer zu bestimmen.

9. Kühlschrank nach Anspruch 8, der eine Wechselstromquelle (47), die den Lüfter (30) antreibt, und einen Zerhackerkreis (40) umfasst, der den durch die Wechselstromquelle ausgegebenen Wechselstrom unter der Steuerung des Steuersystems (31) zerhackt, wobei das Steuersystem (31) konfiguriert ist, um den Zerhackerkreis (40) zu steuern, um den Strom zum Antreiben des Lüfters (30) in Abhängigkeit von dem Ausgang des neuralen Netzwerks zu zerhacken, um die Drehzahl des Lüfters (30) zu steuern.

10. Kühlschrank nach Anspruch 9, wobei das Steuersystems (31) konfiguriert ist, um den Unterschied zwischen der gewünschten Drehzahl des Lüfters (30), wie durch den Ausgang des neuralen Netzwerks festgelegt, und der tatsächlichen Drehzahl des Lüfters (30) zu bestimmen, eine Drehzahlregelspannung in Abhängigkeit von dem Unterschied zu berechnen und den Zerhackerkreis (40) zu steuern, um die effektive Lüfterantriebsspannung durch die Dehzahlregelspannung zu verändern.

11. Kühlschrank nach Anspruch 10, wobei das Steuersystem (31) konfiguriert ist, um Spannungsnulldurchgänge des Wechselstromes zu erfassen, Unterbrechungszeiten aus den Drehzahlregelspannungen zu berechnen und das Zerhacken des Wechselstromes während Perioden, die sich von den erfassten Nulldurchgängen erstrecken, für die Unterbrechungszeiten zu bewirken.

12. Kühlschrank nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11, wobei der Zerhackerkreis (40) einen zwischen die Wechselstromquelle (47) und den Motor (41) des Lüfters (30) geschalteten Triac (45) und eine Triggereinrichtung (43) umfasst, die Triggersignale von dem Steuersystem (31) an den Triac (45) liefert.

13. Kühlschrank nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Steuersystem (31) konfiguriert ist, um den Unterschied zwischen der gewünschten Winkelstellung der Drehklappe (20), wie durch den Ausgang des neuralen Netzwerks festgelegt, und der tatsächlichen Winkelstellung der Drehklappe (20) zu bestimmen und die Drehklappe (20) in Abhängigkeit davon zu steuern, um die Winkelstellung der Drehklappe zu verändern, um Kühlluft auf die Stelle mit der höchsten Temperatur zu richten.