JP3254627B2 - Air conditioning control system - Google Patents

Air conditioning control system

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JP3254627B2
JP3254627B2 JP01958298A JP1958298A JP3254627B2 JP 3254627 B2 JP3254627 B2 JP 3254627B2 JP 01958298 A JP01958298 A JP 01958298A JP 1958298 A JP1958298 A JP 1958298A JP 3254627 B2 JP3254627 B2 JP 3254627B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空調機の熱交換器
に流す温水又は冷水の流量を調節する調節弁の開度を制
御して空調制御エリアへの吹出給気温度を決定する空調
制御システム、あるいは調節弁の制御と共に、送風機の
送風能力を制御して空調制御エリアへの給気吹出量を決
定する空調制御システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to air conditioning control for controlling the opening of a control valve for controlling the flow rate of hot or cold water flowing through a heat exchanger of an air conditioner to determine the temperature of air to be supplied to an air conditioning control area. The present invention relates to an air-conditioning control system that determines the amount of supply air to an air-conditioning control area by controlling the blowing capacity of a blower together with the control of a system or a control valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】空調給気温度制御は、室内に供給する空
気(以下、給気と呼ぶ)の温度を調整する温度制御技術
である。空調給気温度制御を行う空調制御システムは、
熱交換器という空気を加熱又は冷却することのできる装
置と、この熱交換機に対して室内の空気と外気とを混合
した空気を適当な風量で送り込み、熱交換機で加熱又は
冷却された空気を空調の対象となる室内に送り込むため
の送風機を備えている。このように、空調制御システム
では、加熱又は冷却された給気を室内に送り込むが、こ
のとき給気の温度を調整することで、室内の温度調整を
実現している。
2. Description of the Related Art Air conditioning air supply temperature control is a temperature control technique for adjusting the temperature of air supplied to a room (hereinafter referred to as air supply). The air-conditioning control system that controls the air-conditioning air supply temperature
A device called a heat exchanger that can heat or cool air, and air mixed with indoor air and outside air is sent to this heat exchanger at an appropriate air volume, and the air heated or cooled by the heat exchanger is air-conditioned. It has a blower for sending it into the target room. As described above, in the air-conditioning control system, heated or cooled supply air is sent into the room. At this time, the temperature of the supply air is adjusted to realize room temperature adjustment.

【0003】最も代表的な熱交換器の構成としては、熱
源装置という水を温水あるいは冷水に加工する装置と、
熱交換器内の配管部分(コイル)と、熱源装置からの温
水又は冷水をコイルに流し込むポンプとを有するものが
ある。つまり、ポンプによって温水又は冷水を配管部分
に流し込むと同時に、上記送風機によって混合気を配管
部分に流し込む。これにより、配管部分に温水が流れて
いる場合は空気が加熱され、冷水が流れている場合は空
気が冷却されるという熱交換が行われ、加熱又は冷却さ
れた給気を室内に供給するようになっている。このと
き、室内に供給される給気の温度は所望の温度に調整す
る必要があるが、上記のように構成された熱交換器で
は、温水あるいは冷水が配管に流れる流量をバルブの開
度により調整して、所望の温度の給気を得る。このバル
ブの開度の調整方法としては、PID制御のような基本
的なフィードバック制御手法が用いられる。
[0003] The most typical configuration of the heat exchanger is a heat source device for processing water into hot or cold water,
Some have a piping portion (coil) in the heat exchanger and a pump for flowing hot or cold water from a heat source device into the coil. That is, at the same time as hot water or cold water is flowed into the piping by the pump, the air-fuel mixture is flowed into the piping by the blower. Thereby, when hot water is flowing in the pipe portion, the air is heated, and when cold water is flowing, the air is cooled, heat exchange is performed, and the heated or cooled supply air is supplied to the room. It has become. At this time, the temperature of the supply air supplied to the room needs to be adjusted to a desired temperature, but in the heat exchanger configured as described above, the flow rate of hot or cold water flowing through the pipe is determined by the opening degree of the valve. Adjust to get the desired temperature air charge. As a method of adjusting the opening of the valve, a basic feedback control method such as PID control is used.

【0004】空調給気温度制御においてPID制御を適
切に行うためには、その制御特性に関わる比例ゲイン,
積分時間,微分時間という3つのパラメータ(PIDパ
ラメータ)を適切な値に調整しなければならない。これ
らを適当に調整する場合、積分時間と微分時間は、温度
センサの時定数など比較的一定に維持される特性に依存
して決定できるので、適切な値に設定するのは比較的容
易である。一方、比例ゲインは、バルブ開度の変化量に
対して給気温度がどの程度変化するかという特性(プロ
セスゲイン特性)に依存して決定しなければならない。
この特性に影響を与える要因としては、温水あるいは冷
水の温度、熱交換器に送り込まれる空気の温度、送風機
によって熱交換器を通過する空気の量、すなわち風量、
バルブの開度に対応して流れる水の量の特性(流量特
性)などがある。
In order to properly perform PID control in air-conditioning supply air temperature control, a proportional gain relating to the control characteristic,
It is necessary to adjust three parameters (PID parameters) of integration time and differentiation time to appropriate values. When these are appropriately adjusted, the integration time and the differentiation time can be determined depending on characteristics maintained relatively constant, such as the time constant of the temperature sensor, so that it is relatively easy to set them to appropriate values. . On the other hand, the proportional gain must be determined depending on the characteristic (process gain characteristic) of how much the supply air temperature changes with respect to the amount of change in the valve opening.
Factors affecting this characteristic include the temperature of hot or cold water, the temperature of the air sent into the heat exchanger, the amount of air passing through the heat exchanger by the blower,
There is a characteristic (flow characteristic) of the amount of water flowing according to the opening degree of the valve.

【0005】上記要因のうち、温水あるいは冷水の温度
は、前述の熱源装置によって制御されているので、一般
には大きく変動することはない。また、熱交換器に送り
込まれる空気は、室内から空気を戻す場合が多く、この
戻りの空気(以下、還気と呼ぶ)の温度は本来、空調の
対象なので比較的一定の値に維持される。ゆえに、これ
らはプロセスゲイン特性を変動させる要因ではあるが、
実際の空調給気温度制御では大きな問題にはならない。
[0005] Among the above factors, the temperature of the hot water or the cold water is controlled by the above-mentioned heat source device, and generally does not fluctuate greatly. In addition, the air sent into the heat exchanger often returns air from the room, and the temperature of the returned air (hereinafter referred to as “return air”) is maintained at a relatively constant value because it is originally subjected to air conditioning. . Therefore, these are the factors that change the process gain characteristics,
This is not a big problem in actual air-conditioning air supply temperature control.

【0006】一方、VAV(Variable Air Volume )方
式という給気温度と同時に給気流量を増減調整させる手
法では、風量は頻繁に変動している。また、バルブの流
量特性は、一般に飽和特性という比較的極端な非線形性
を示すことが多い。このバルブの流量特性により、バル
ブ開度と給気温度の関係は、図9(a)のような飽和特
性(非線形性)を示す。したがって、これらはプロセス
ゲイン特性を変動させる大きな要因となり、PIDの比
例ゲインを一定の値に固定することを困難にする。
On the other hand, in a VAV (Variable Air Volume) method in which the supply air flow is increased or decreased simultaneously with the supply air temperature, the air volume fluctuates frequently. In addition, the flow characteristic of the valve generally shows a relatively extreme nonlinearity called a saturation characteristic in many cases. Due to the flow characteristics of the valve, the relationship between the valve opening and the supply air temperature shows a saturation characteristic (non-linearity) as shown in FIG. Therefore, these are major factors that cause the process gain characteristics to fluctuate, making it difficult to fix the proportional gain of the PID to a constant value.

【0007】従来、バルブの流量特性の非線形性に起因
するバルブ開度−給気温度特性の非線形性に対しては、
操作量補正という手法が用いられてきた。この手法は、
バルブ開度を制御するPIDコントローラの制御出力で
ある操作量をバルブに送る際に、上記非線形性を相殺す
るように操作量を補正して送る手法である。しかし、従
来は、操作量補正が複雑になりすぎないように2本程度
の直線の組み合わせによる補正式が利用されているため
(図9(b))、バルブ開度−給気温度特性の非線形性
に合わせた適切な補正を行うことができず、特に2本の
直線の境界点付近で実際の特性との乖離が大きくなると
共に、一方の直線から他方の直線に移行するときに滑ら
かな補正を行うことができない。
Conventionally, with respect to the non-linearity of the valve opening-supply air temperature characteristic caused by the non-linearity of the flow rate characteristic of the valve,
A technique called operation amount correction has been used. This technique is
This is a technique in which, when an operation amount, which is a control output of a PID controller that controls the valve opening, is sent to the valve, the operation amount is corrected so as to cancel the above-mentioned non-linearity. However, conventionally, since a correction formula based on a combination of about two straight lines is used so as to prevent the operation amount correction from becoming too complicated (FIG. 9B), the non-linearity of the valve opening-supply air temperature characteristic is obtained. Correction cannot be performed according to the characteristics, and the deviation from the actual characteristics becomes large especially near the boundary point between the two straight lines, and the smooth correction is made when shifting from one straight line to the other straight line Can not do.

【0008】一方、VAV方式における風量の変動に対
しては、空調制御装置が風量を決定しているので、風量
は既知の量となり、風量に合わせて比例ゲインを変化さ
せるという対応方法が可能である。しかし、この場合、
風量を大きく変動させると比例ゲインも大きく急変動す
るため、比例ゲインの変更前と変更後で制御演算の整合
性が取れなくなり、異常な動作の原因となる。また、風
量変化の影響は上記飽和特性とも関連し、例えば第1の
風量でバルブ開度が第1の範囲にあるときのプロセスゲ
インに対し、第2の風量では上記第1の範囲でプロセス
ゲインが大きくなり、一方、第1の風量でバルブ開度が
第2の範囲にあるときのプロセスゲインに対し、第2の
風量では上記第2の範囲でプロセスゲインが小さくなる
といった現象が発生するため、単純な比例ゲイン補正で
は対応できない。
On the other hand, with respect to the fluctuation of the air volume in the VAV system, since the air conditioning controller determines the air volume, the air volume becomes a known amount, and a method of changing the proportional gain in accordance with the air volume is possible. is there. But in this case,
If the air flow is largely changed, the proportional gain also changes abruptly, so that the control calculation becomes inconsistent before and after the change of the proportional gain, which causes an abnormal operation. Further, the influence of the change in the air flow rate is also related to the saturation characteristic. For example, the process gain when the valve opening is in the first range at the first air flow rate is different from the process gain in the first range at the second air flow rate. On the other hand, the process gain when the valve opening degree is in the second range at the first air volume is smaller than the process gain at the second air volume at the second air volume. However, simple proportional gain correction cannot be used.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の空
調制御システムでは、バルブの流量特性の非線形性に起
因するバルブ開度−給気温度特性の非線形性を適切に補
正することができないという問題点があった。また、風
量に合わせて空調制御装置の比例ゲインを変更すると、
制御動作に悪影響を与えるという問題点があり、さらに
単純な比例ゲイン補正では風量変化に対応できないとい
う問題点があった。本発明は、上記課題を解決するため
になされたもので、バルブ開度−給気温度特性の非線形
性を適切に補正することができる空調制御システムを提
供することを目的とする。また、制御動作に悪影響を与
えることなく、風量変化に応じてバルブ開度−給気温度
特性の非線形性を適切に補正することができる空調制御
システムを提供することを目的とする。
As described above, in the conventional air-conditioning control system, it is not possible to appropriately correct the non-linearity of the valve opening-supply air temperature characteristic caused by the non-linearity of the valve flow characteristic. There was a problem. Also, if the proportional gain of the air conditioning controller is changed according to the air volume,
There is a problem that the control operation is adversely affected, and there is a problem that even a simple proportional gain correction cannot cope with a change in the air volume. The present invention has been made to solve the above problem, and has as its object to provide an air conditioning control system that can appropriately correct nonlinearity of a valve opening-supply temperature characteristic. It is another object of the present invention to provide an air conditioning control system capable of appropriately correcting the non-linearity of the valve opening-air supply temperature characteristic in accordance with a change in air flow without adversely affecting a control operation.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1に記
載のように、空調制御エリアの空調負荷を除去するよう
に空調機の熱交換器に流す温水又は冷水の流量を調節す
る調節弁の開度を制御して空調制御エリアへの吹出給気
温度を決定すると共に、送風機の送風能力を制御して前
記空調制御エリアへの給気吹出量を決定する空調制御装
置を備えた空調制御システムにおいて、上記調節弁を制
御する空調制御装置の制御出力を調節弁開度−給気温度
特性を近似した曲線近似関数に基づいて補正する手段を
設けたものであり、前記曲線近似関数は、前記送風機の
送風能力をパラメータとして持つ関数である。このよう
に、空調制御装置の制御出力を調節弁開度−給気温度特
性を近似した曲線近似関数に基づいて補正することによ
り、調節弁の流量特性の非線形性に起因する調節弁開度
−給気温度特性の非線形性を相殺することができる。
た、上記パラメータによって曲線近似関数を決定するこ
とにより、風量変化に応じた制御出力補正を行うことが
できる。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided an adjusting method for adjusting a flow rate of hot water or cold water flowing through a heat exchanger of an air conditioner so as to remove an air conditioning load in an air conditioning control area. Controlling the opening of the valve to determine the temperature of the supply air to the air conditioning control area, and controlling the blowing capacity of the blower
In an air-conditioning control system including an air-conditioning control device that determines the amount of air supply to the air-conditioning control area, a control output of the air-conditioning control device that controls the control valve is a curve that approximates a control valve opening-supply air temperature characteristic. all SANYO provided with means for correcting, based on the approximate function, the curve fitting function, the blower
Ru function der with a blowing capacity as a parameter. As described above, by correcting the control output of the air-conditioning control device based on the curve approximation function approximating the control valve opening-supply air temperature characteristic, the control valve opening due to the non-linearity of the flow characteristic of the control valve is obtained. The non-linearity of the supply air temperature characteristic can be canceled. Ma
In addition, the curve approximation function is determined by the above parameters.
With this, it is possible to perform control output correction according to the change in air volume.
it can.

【0011】また、請求項2に記載のように、上記曲線
近似関数は、特定の定義域においてある特定の値に漸近
的に収束する曲線を表すものである。
[0011] As described in claim 2, the upper SL curve approximation function is representative of the curve asymptotically converges to a certain value in a particular domain.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】[実施の形態の1]次に、本発明
の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態を示す空調制御システムのブ
ロック図である。1aは温水を供給する温水熱源、1b
は冷水を供給する冷水熱源、2aは温水熱源1aから供
給される温水の流量を調節する温水バルブ、2bは冷水
熱源1bから供給される冷水の流量を調節する冷水バル
ブ、3aは温水バルブ1aを通して送られてきた温水に
より空気を加熱する加熱コイル、3bは冷水バルブ1b
を通して送られてきた冷水により空気を冷却する冷却コ
イル、4は送風機、5は空調制御装置となるPIDコン
トローラ、6はコントローラ5から出力された操作量M
V’を補正する操作量補正演算装置、Air1は室内か
ら空調制御システムに戻す空気(還気)と外気の混合
気、Air2は室内に供給される空気(給気)である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of an air conditioning control system showing an embodiment of the present invention. 1a is a hot water heat source for supplying hot water, 1b
Is a cold water heat source for supplying cold water, 2a is a hot water valve for adjusting the flow rate of hot water supplied from the hot water heat source 1a, 2b is a cold water valve for adjusting the flow rate of cold water supplied from the cold water heat source 1b, and 3a is a hot water valve 1a. A heating coil for heating the air with the supplied hot water, 3b is a cold water valve 1b
A cooling coil for cooling the air with cold water sent through the apparatus, 4 is a blower, 5 is a PID controller serving as an air conditioning control device, and 6 is an operation amount M output from the controller 5.
Air1 is a mixture of air (return air) returned from the room to the air-conditioning control system and outside air, and Air2 is air (air supply) supplied to the room.

【0013】この空調制御システムは、混合気Air1
を加熱コイル3aによって加熱するか、又は冷却コイル
3bによって冷却し、給気Air2を送風機4によって
空調制御エリアとなる室内に送り込むものである。PI
Dコントローラ5は、オペレータが設定した給気温度設
定値rと図示しない温度センサによって測定された給気
温度PVとに基づいて制御出力である操作量MV’を演
算し、バルブ2a,2bに出力する。この操作量が各バ
ルブの図示しない変換器に入力され、この変換器がバル
ブを駆動する。このようにして、バルブ2a,2bの開
度、つまり温水、冷水の流量が制御されることにより、
給気温度制御が行われる。
The air-conditioning control system includes an air-fuel mixture Air1.
Is heated by the heating coil 3a or cooled by the cooling coil 3b, and the air supply Air2 is sent into the room which is the air-conditioning control area by the blower 4. PI
The D controller 5 calculates an operation amount MV ′, which is a control output, based on the supply air temperature set value r set by the operator and the supply air temperature PV measured by a temperature sensor (not shown), and outputs it to the valves 2a and 2b. I do. This operation amount is input to a converter (not shown) of each valve, and this converter drives the valve. In this way, by controlling the opening degrees of the valves 2a and 2b, that is, the flow rates of hot water and cold water,
Supply air temperature control is performed.

【0014】このような空調制御システムにおいて、本
実施の形態では、PIDコントローラ5とバルブ2a,
2bとの間に操作量補正演算装置6を設け、操作量の補
正を行っている。図2は操作量補正演算装置6のブロッ
ク図、図3は操作量補正演算装置6の動作を説明するた
めのフローチャート図である。
In such an air-conditioning control system, in the present embodiment, the PID controller 5 and the valve 2a,
2b, an operation amount correction arithmetic unit 6 is provided to correct the operation amount. FIG. 2 is a block diagram of the operation amount correction operation device 6, and FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the operation amount correction operation device 6.

【0015】操作量信号入力部11は、PIDコントロ
ーラ5から出力された操作量MV’を取り込む(図3ス
テップ101)。続いて、操作量補正演算部12は、バ
ルブ開度−給気温度特性を近似した曲線近似関数(本実
施の形態では、指数関数)に基づく次式のような自然対
数式により、操作量MV’から補正操作量MVを算出す
る(ステップ102)。 MV=−40×ln(1−0.01×MV’) ・・・(1)
The operation amount signal input unit 11 takes in the operation amount MV 'output from the PID controller 5 (step 101 in FIG. 3). Subsequently, the manipulated variable correction calculation unit 12 calculates the manipulated variable MV by a natural logarithmic expression such as the following expression based on a curve approximation function (exponential function in the present embodiment) that approximates the valve opening-air supply temperature characteristic. ′ Is calculated (step 102). MV = −40 × ln (1−0.01 × MV ′) (1)

【0016】式(1)において、操作量MV’、補正操
作量MVは、何れも0〜100(%)の値をとる。そし
て、操作量信号出力部13は、操作量補正演算部12か
ら出力された補正操作量MVをバルブ2a,2bに出力
する(ステップ103)。操作量補正演算装置6は、以
上のような動作をPIDコントローラ5から操作量M
V’が出力される1制御周期ごとに行う。
In equation (1), the manipulated variable MV 'and the corrected manipulated variable MV both take values from 0 to 100 (%). Then, the manipulated variable signal output unit 13 outputs the corrected manipulated variable MV output from the manipulated variable correction calculation unit 12 to the valves 2a and 2b (Step 103). The operation amount correction arithmetic unit 6 performs the above operation from the PID controller 5 using the operation amount M
This is performed for each control cycle in which V 'is output.

【0017】次に、式(1)の導出について説明する。
バルブの流量特性の非線形性に起因する図9(a)のよ
うなバルブ開度−給気温度特性の飽和特性(非線形性)
は、物理的には極限値への収束現象であるから、この飽
和特性を次式のような指数関数で近似することは妥当な
近似であり、実験的にも指数関数的な飽和特性が得られ
ている。 PV=Tf+(Tr−Tf)×exp(−0.025×MV) ・・(2)
Next, the derivation of equation (1) will be described.
Saturation characteristics (non-linearity) of the valve opening-air supply temperature characteristics as shown in FIG. 9A due to the non-linearity of the flow rate characteristics of the valve
Is a convergence phenomenon to the limit value physically, so it is a reasonable approximation to approximate this saturation characteristic with an exponential function such as the following equation. Have been. PV = Tf + (Tr−Tf) × exp (−0.025 × MV) (2)

【0018】これに対し、PIDコントローラ5から出
力される補正操作量MV’と給気温度PVの理想的な関
係は線形特性であり、この特性は次式のように記述でき
る。 PV={(Tf−Tr)/100}×MV’+Tr ・・・(3) なお、式(2)、(3)は暖房又は冷房の何れの場合に
ついても成立する。
On the other hand, the ideal relationship between the correction manipulated variable MV 'output from the PID controller 5 and the supply air temperature PV is a linear characteristic, and this characteristic can be described as the following equation. PV = {(Tf−Tr) / 100} × MV ′ + Tr (3) Equations (2) and (3) hold true for either heating or cooling.

【0019】式(2)、(3)において、Trは混合気
Air1の温度、Tfは暖房限界温度又は冷房限界温度
である。混合気Air1の温度Trは、バルブ開度0%
のときの給気温度である。つまり、バルブ開度0%のと
きは全く熱交換が行われないので、このときの給気温度
PVと混合気温度Trは同じ温度となる。暖房限界温
度,冷房限界温度Tfは、バルブ開度最大のときの給気
温度PVであり、飽和特性を指数関数近似した場合はそ
の漸近線の温度に相当する。
In equations (2) and (3), Tr is the temperature of the air-fuel mixture Air1, and Tf is the heating limit temperature or the cooling limit temperature. The temperature Tr of the air-fuel mixture Air1 is 0% valve opening.
Is the supply air temperature at the time of. That is, when the valve opening is 0%, no heat exchange is performed, so that the supply air temperature PV and the air-fuel mixture temperature Tr at this time are the same. The heating limit temperature and the cooling limit temperature Tf are the supply air temperature PV when the valve opening is at the maximum, and correspond to the asymptote when the saturation characteristic is approximated by an exponential function.

【0020】次に、式(2)、(3)より、給気温度P
Vを消去する。 Tf+(Tr−Tf)×exp(−0.025×MV) ={(Tf−Tr)/100}×MV’+Tr ・・・(4) 式(4)を整理すると、次式が得られる。 (Tr−Tf)×exp(−0.025×MV) =−{(Tr−Tf)/100}MV’+Tr−Tf ・・・(5)
Next, from equations (2) and (3), the supply air temperature P
Erase V. Tf + (Tr−Tf) × exp (−0.025 × MV) = {(Tf−Tr) / 100} × MV ′ + Tr (4) By rearranging equation (4), the following equation is obtained. (Tr−Tf) × exp (−0.025 × MV) = − {(Tr−Tf) / 100} MV ′ + Tr−Tf (5)

【0021】さらに、式(5)を整理すると、次式が得
られる。 exp(−0.025×MV)=−0.01×MV’+1 ・・・(6) したがって、式(6)より、線形なコントローラ5の出
力を非線形対応させる操作量補正式は以下のように求ま
る。 MV=−{1/0.025}×ln(1−0.01×MV’) ・・(7)
Further, by rearranging equation (5), the following equation is obtained. exp (−0.025 × MV) = − 0.01 × MV ′ + 1 (6) Therefore, from equation (6), the manipulated variable correction equation for making the output of the linear controller 5 nonlinearly corresponded is as follows. Is determined. MV = − {1 / 0.025} × ln (1-0.01 × MV ′) (7)

【0022】こうして、式(7)より式(1)が得られ
る。PIDコントローラ5から出力される操作量MV’
を式(1)を用いて補正することは、指数関数の逆関数
である自然対数で操作量補正を行うことを意味し(図4
(a))、図9(a)に示す指数関数的な飽和特性を理
論的には完全に線形化できる(図4(b))。以上のよ
うにして、バルブの流量特性の非線形性に起因するバル
ブ開度−給気温度特性の飽和特性を相殺し、操作量M
V’と給気温度PVの関係を線形化できるので、PID
コントローラ5の比例ゲインを一定の値に設定できる。
Thus, equation (1) is obtained from equation (7). The manipulated variable MV 'output from the PID controller 5
Using Equation (1) means that the operation amount is corrected by natural logarithm, which is the inverse function of the exponential function (see FIG. 4).
(A)) and the exponential saturation characteristic shown in FIG. 9A can be theoretically completely linearized (FIG. 4B). As described above, the saturation characteristic of the valve opening-supply air temperature characteristic caused by the non-linearity of the flow rate characteristic of the valve is canceled, and the manipulated variable M
Since the relationship between V ′ and supply air temperature PV can be linearized, PID
The proportional gain of the controller 5 can be set to a constant value.

【0023】[実施の形態の2]上記実施の形態の1で
は、操作量の補正演算に自然対数式を用いているが、自
然対数という特殊な関数処理が困難なハードウェアで
は、実施の形態の1を適用することができない。そこ
で、操作量補正演算部12における操作量補正演算とし
て、式(1)の代わりに、次式を用いる。
[Second Embodiment] In the first embodiment, the natural logarithmic expression is used for the operation of correcting the operation amount. 1 cannot be applied. Therefore, the following equation is used as the manipulated variable correction calculation in the manipulated variable correction calculation unit 12 instead of the equation (1).

【0024】 MV=394×A4−1004×A3+976×A2−496×A+133 ・・・(8) 式(8)は、A=1−0.01×MV’として、0<M
V’<100の範囲について式(1)を4次関数で近似
したものである。これにより、四則演算だけで演算式を
構成できるので、自然対数という特殊な関数処理が困難
なハードウエア資源においても、操作量補正を実現でき
る。
MV = 394 × A 4 -1004 × A 3 + 976 × A 2 −496 × A + 133 (8) In the equation (8), A = 1−0.01 × MV ′ and 0 <M
Equation (1) is approximated by a quartic function in the range of V '<100. As a result, since the arithmetic expression can be formed only by the four arithmetic operations, the operation amount correction can be realized even in hardware resources such as natural logarithm, which is difficult to perform special function processing.

【0025】[実施の形態の3]図5は本発明の他の実
施の形態を示す空調制御システムのブロック図、図6は
図5の操作量補正演算装置6aのブロック図、図7は操
作量補正演算装置6aの動作を説明するためのフローチ
ャート図である。本実施の形態の空調制御システムは、
風量変更のあるVAV方式の空調給気温度制御に適用す
るためのものであり、図1の空調制御システムにおい
て、一定風量の送風機4の代わりに可変風量の送風機4
aを用い、操作量補正演算装置6の代わりに操作量補正
演算装置6aを用いたものである。
[Embodiment 3] FIG. 5 is a block diagram of an air conditioning control system showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a block diagram of an operation amount correction arithmetic unit 6a of FIG. 5, and FIG. It is a flowchart figure for demonstrating operation | movement of the quantity correction arithmetic unit 6a. The air conditioning control system of the present embodiment
This is intended to be applied to the air-conditioning air supply temperature control of the VAV system with the air volume change, and in the air-conditioning control system of FIG.
a, and an operation amount correction operation device 6a is used in place of the operation amount correction operation device 6.

【0026】操作量信号入力部21は、PIDコントロ
ーラ5から出力された操作量MV’を取り込む(図6ス
テップ101)。送風機4aは、PIDコントローラ5
と共に空調制御装置を構成するVAV方式の上位計算機
(不図示)で決定された風量Wにより、そのファン回転
数が制御される。風量信号入力部22は、VAV方式の
上位計算機で決定された風量Wを取り込む(ステップ2
02)。なお、風量Wは、0〜100(%)の値をと
る。
The manipulated variable signal input unit 21 receives the manipulated variable MV 'output from the PID controller 5 (Step 101 in FIG. 6). The blower 4a includes a PID controller 5
At the same time, the fan speed is controlled by the air volume W determined by the host computer (not shown) of the VAV system which constitutes the air conditioning control device. The air volume signal input unit 22 takes in the air volume W determined by the host computer of the VAV system (Step 2).
02). The air volume W takes a value of 0 to 100 (%).

【0027】パラメータ補正演算部23は、バルブ開度
−給気温度特性を近似した指数関数の逆関数である自然
対数式を決定するパラメータPを風量Wから次式のよう
に演算する(ステップ203)。 P=2.6−0.02×W ・・・(9)
The parameter correction calculation unit 23 calculates a parameter P for determining a natural logarithmic formula which is an inverse function of an exponential function approximating the valve opening-supply air temperature characteristic from the airflow W as follows (step 203). ). P = 2.6-0.02 × W (9)

【0028】続いて、操作量補正演算部24は、パラメ
ータPによって決定される次式のような自然対数式によ
り、操作量MV’から補正操作量MVを算出する(ステ
ップ204)。 MV=−(40/P)×ln(1−0.01×MV’) ・・(10)
Subsequently, the manipulated variable correction calculator 24 calculates a corrected manipulated variable MV from the manipulated variable MV 'by a natural logarithmic equation such as the following equation determined by the parameter P (step 204). MV = − (40 / P) × ln (1-0.01 × MV ′) (10)

【0029】そして、操作量信号出力部25は、操作量
補正演算部24から出力された補正操作量MVをバルブ
2a,2bに出力する(ステップ205)。操作量補正
演算装置6aは、以上のような動作をPIDコントロー
ラ5から操作量MV’が出力される1制御周期ごとに行
う。
Then, the manipulated variable signal output section 25 outputs the corrected manipulated variable MV output from the manipulated variable correction operation section 24 to the valves 2a and 2b (step 205). The manipulated variable correction calculation device 6a performs the above operation for each control cycle in which the manipulated variable MV 'is output from the PID controller 5.

【0030】次に、式(9)、(10)の導出について
説明する。ここで、上述したバルブの流量特性の非線形
性に起因する図9(a)のようなバルブ開度−給気温度
特性の非線形性が風量W=80%で起きるとする。風量
W=100%の場合、バルブ開度−給気温度特性は、図
8(a)に示すように変化する。このときのバルブ開度
−給気温度特性は、次式のような指数関数で近似するこ
とができる。
Next, the derivation of equations (9) and (10) will be described. Here, it is assumed that the non-linearity of the valve opening degree-supply air temperature characteristic as shown in FIG. 9A due to the non-linearity of the flow rate characteristic of the valve occurs at the airflow W = 80%. When the air volume W = 100%, the valve opening-air supply temperature characteristic changes as shown in FIG. The valve opening-supply air temperature characteristic at this time can be approximated by an exponential function such as the following equation.

【0031】 PV=Tf+(Tr−Tf)×exp(−0.015×MV) ・・・(11) また、風量W=50%の場合、バルブ開度−給気温度特
性は、図8(a)に示すように変化する。このときのバ
ルブ開度−給気温度特性は、次式のような指数関数で近
似することができる。 PV=Tf+(Tr−Tf)×exp(−0.04×MV) ・・・(12)
PV = Tf + (Tr−Tf) × exp (−0.015 × MV) (11) When the air volume W = 50%, the valve opening-supply air temperature characteristic is shown in FIG. It changes as shown in a). The valve opening-supply air temperature characteristic at this time can be approximated by an exponential function such as the following equation. PV = Tf + (Tr−Tf) × exp (−0.04 × MV) (12)

【0032】したがって、パラメータPを式(9)のよ
うに定めると、式(2)、(11)、(12)は、次式
で記述できる。 PV=Tf+(Tr−Tf)×exp(−0.025×P×MV) ・・・(13)
Therefore, if the parameter P is determined as in equation (9), equations (2), (11) and (12) can be described by the following equation. PV = Tf + (Tr−Tf) × exp (−0.025 × P × MV) (13)

【0033】式(13)より、風量Wを考慮した操作量
補正式はパラメータPを用いて以下のように求まる。 MV=−{1/(0.025×P)}×ln(1−0.01×MV’) ・・・(14) こうして、式(9)、式(10)が得られる。
From the equation (13), the operation amount correction equation taking the air volume W into consideration is obtained using the parameter P as follows. MV = − {1 / (0.025 × P)} × ln (1−0.01 × MV ′) (14) Thus, Expressions (9) and (10) are obtained.

【0034】図8(a)の例の場合、実際の操作量MV
が51.08%以下では風量W=100%よりも風量W
=80%の方がプロセスゲインが大きくなり(つまり、
バルブ開度−給気温度特性線の傾きが大)、51.08
%以上では風量W=80%よりも風量W=100%の方
がプロセスゲインが大きくなる。このように、風量の影
響はバルブ開度−給気温度特性の飽和特性と関連するの
で、従来の空調制御システムのように、PIDコントロ
ーラの比例ゲインを単純に風量によって変更するだけで
は不十分になる。
In the case of the example of FIG. 8A, the actual manipulated variable MV
Is 51.08% or less, the air flow W is larger than the air flow W = 100%.
= 80% has a larger process gain (that is,
(The slope of the valve opening-supply air temperature characteristic line is large.) 51.08
% Or more, the process gain becomes larger when the air flow rate W = 100% than when the air flow rate W = 80%. As described above, since the influence of the air volume is related to the saturation characteristic of the valve opening-air supply temperature characteristic, it is not sufficient to simply change the proportional gain of the PID controller by the air volume as in the conventional air conditioning control system. Become.

【0035】これに対し本実施の形態では、バルブ開度
−給気温度特性を近似する指数関数を風量Wに応じて決
定する(言い換えると、指数関数の逆関数である自然対
数式を風量Wに応じて決定する)ので、風量変化に応じ
た操作量補正を行うことができる。また、PIDコント
ローラ5内の演算には無関係なので、制御動作に悪影響
を与えることなく補正を行うことができる。
On the other hand, in the present embodiment, an exponential function approximating the valve opening-air supply temperature characteristic is determined according to the airflow W (in other words, the natural logarithmic expression which is an inverse function of the exponential function is determined by the airflow W The operation amount can be corrected according to the change in the air volume. Further, since the calculation is not related to the calculation in the PID controller 5, the correction can be performed without adversely affecting the control operation.

【0036】[実施の形態の4]実施の形態の2の場合
と同様に、実施の形態の3における式(10)を次式の
ように近似することができる。 MV=(394×A4−1004×A3+976×A2−496×A +133 )/P ・・・(15)
[Embodiment 4] As in the case of the embodiment 2, the equation (10) in the embodiment 3 can be approximated by the following equation. MV = (394 × A 4 -1004 × A 3 + 976 × A 2 -496 × A + 133) / P (15)

【0037】式(15)は、A=1−0.01×MV’
として、0<MV’<100の範囲について式(10)
を4次関数で近似したものである。これにより、四則演
算だけで演算式を構成できるので、自然対数という特殊
な関数処理が困難なハードウエア資源においても、風量
変化に応じた操作量補正を実現できる。
The equation (15) is expressed as follows: A = 1−0.01 × MV ′
In the range of 0 <MV ′ <100, the expression (10)
Is approximated by a quartic function. As a result, since the arithmetic expression can be formed only by the four arithmetic operations, the operation amount correction according to the change in the air volume can be realized even in hardware resources such as natural logarithm, which is difficult to perform special function processing.

【0038】なお、以上の実施の形態では、空調制御装
置の例として、PIDコントローラを例にとって説明し
たが、これに限るものではなく、他のコントローラを用
いてもよい。
In the above embodiment, a PID controller has been described as an example of the air conditioning control device. However, the present invention is not limited to this, and another controller may be used.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、請求項1に記載のよう
に、空調制御装置の制御出力を調節弁開度−給気温度特
性を近似した曲線近似関数に基づいて補正することによ
り、調節弁の流量特性の非線形性に起因する調節弁開度
−給気温度特性の非線形性を相殺することができ、この
非線形性を適切に補正することができる。その結果、線
形な空調制御装置を適切に動作させることが可能にな
り、かつ空調制御装置のパラメータ調整を単純化するこ
とができる。また、送風機の送風能力を示すパラメータ
によって曲線近似関数を決定することにより、風量変化
に応じた制御出力補正を行うことができるので、空調機
の送風機の能力によって調節弁開度−給気温度特性が変
化しても、それに対応した最適な補正を行うことができ
る。また、空調制御装置内の演算には無関係に風量変化
に対応できるので、制御動作に悪影響を与えずに済む。
According to the present invention, the control output of the air-conditioning control device is corrected based on a curve approximation function that approximates the control valve opening-supply air temperature characteristic, as described in claim 1. The non-linearity of the control valve opening-supply air temperature characteristic caused by the non-linearity of the flow rate characteristic of the control valve can be offset, and the non-linearity can be appropriately corrected. As a result, the linear air-conditioning control device can be appropriately operated, and the parameter adjustment of the air-conditioning control device can be simplified. A parameter indicating the blowing capacity of the blower
By determining the curve approximation function by
Control output correction according to the
Of the control valve and supply air temperature depend on the capacity of the blower.
The optimal correction can be performed
You. In addition, the air volume changes regardless of the calculation in the air conditioning controller.
Therefore, the control operation is not adversely affected.

【0040】また、請求項2に記載のように、曲線近似
関数をある特定値に漸近的に収束する曲線を表すものと
することにより、飽和特性を示す調節弁開度−給気温度
特性を容易に近似することができ、この飽和特性を正確
に補正することができる。
According to a second aspect of the present invention, a curve approximation is performed.
A function represents a curve that asymptotically converges to a certain value.
Control valve opening degree-saturation temperature
Characteristics can be easily approximated and this saturation
Can be corrected.

【0041】[0041]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は本発明の実施の形態を示す空調制御シ
ステムのブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an air conditioning control system showing an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の操作量補正演算装置のブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram of the operation amount correction calculation device of FIG. 1;

【図3】 図1の操作量補正演算装置の動作を説明する
ためのフローチャート図である。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the operation amount correction calculation device of FIG. 1;

【図4】 自然対数式による操作量補正を説明するため
の図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an operation amount correction using a natural logarithmic formula.

【図5】 本発明の他の実施の形態を示す空調制御シス
テムのブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of an air-conditioning control system showing another embodiment of the present invention.

【図6】 図5の操作量補正演算装置のブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram of the operation amount correction calculation device of FIG. 5;

【図7】 図5の操作量補正演算装置の動作を説明する
ためのフローチャート図である。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the operation amount correction calculation device of FIG. 5;

【図8】 風量変化に応じた操作量補正を説明するため
の図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining an operation amount correction according to a change in air flow.

【図9】 従来の操作量補正を説明するための図であ
る。
FIG. 9 is a diagram for explaining conventional operation amount correction.

【符号の説明】 1a…温水熱源、1b…冷水熱源、2a…温水バルブ、
2b…冷水バルブ、3a…加熱コイル、3b…冷却コイ
ル、4、4a…送風機、5…PIDコントローラ、6、
6a…操作量補正演算装置、11、21…操作量信号入
力部、12、24…操作量補正演算部、13、25…操
作量信号出力部、22…風量信号入力部、23…パラメ
ータ補正演算部。
[Description of Signs] 1a: hot water heat source, 1b: cold water heat source, 2a: hot water valve,
2b: cold water valve, 3a: heating coil, 3b: cooling coil, 4, 4a: blower, 5: PID controller, 6,
6a: operation amount correction operation device, 11, 21: operation amount signal input unit, 12, 24: operation amount correction operation unit, 13, 25 ... operation amount signal output unit, 22: air amount signal input unit, 23: parameter correction operation Department.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 11/02 102 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F24F 11/02 102

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 空調制御エリアの空調負荷を除去するよ
うに空調機の熱交換器に流す温水又は冷水の流量を調節
する調節弁の開度を制御して空調制御エリアへの吹出給
気温度を決定すると共に、送風機の送風能力を制御して
前記空調制御エリアへの給気吹出量を決定する空調制御
装置を備えた空調制御システムにおいて、 前記調節弁を制御する空調制御装置の制御出力を調節弁
開度−給気温度特性を近似した曲線近似関数に基づいて
補正する手段を設け 前記曲線近似関数は、前記送風機の送風能力をパラメー
タとして持つ関数である ことを特徴とする空調制御シス
テム。
1. An air supply temperature to an air conditioning control area by controlling an opening degree of a control valve for adjusting a flow rate of hot water or cold water flowing to a heat exchanger of an air conditioner so as to remove an air conditioning load in the air conditioning control area. And controlling the blower capacity of the blower
An air- conditioning control system including an air-conditioning control device that determines an amount of air supply to the air-conditioning control area , wherein a control output of the air-conditioning control device that controls the control valve is a curve that approximates a control valve opening-supply air temperature characteristic. Means for correcting based on an approximation function are provided , and the curve approximation function sets a parameter of the blowing capacity of the blower.
An air-conditioning control system characterized by being a function possessed as a function .
【請求項2】 請求項1記載の空調制御システムにおい
て、前記曲線近似関数は、特定の定義域においてある特定の
値に漸近的に収束する曲線を表す ことを特徴とする空調
制御システム
2. The air-conditioning control system according to claim 1, wherein the curve approximation function is a specific domain within a specific domain.
An air conditioning control system characterized by representing a curve that asymptotically converges to a value .
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