KR960018470A - 유전자 알고리즘-퍼지(fuzzy) 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 온도 제어 장치에 관한 것으로, 상세하게는 냉장고 내의 온도 산포를 다수의 온도 센서 또는 적외선 온도 센서를 이용하여 온도를 감지하고, 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용하여 냉장실(혹은 냉동실)로 공급되는 냉기의 토출 방향과 양을 제어함으로써 냉장고 내의 온도 분포를 설정 온도에 맞도록 신속하게 고르게 하는 유전자 알고리즘-퍼지(FUZZY) 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명에 따른 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 적용한 냉장고의 온도 제어 장치 및 방법은 냉장실 3H/4 좌측벽과 1H/3 우측벽 및 3H/4 우측벽과 1H/3 좌측벽에 각각 온도 감지 센서를 설치하고 유전자 알고리즘-퍼지 함수에 의한 온도를 추론하여 학습에 의한 온도 분포를 데이타와 비교하면서 냉기 토출 방향을 제어함으로써, 냉각 속도를 빠르게 함과 동시에 냉장 식품의 온도차에 따른 냉장실 전체의 온도 분포를 고르게 하여주는 효과 뿐만 아니라 도어 개폐에 따른 외기 온도 보상 효과가 있다.

Description

유전자 알고리즘-퍼지(FUZZY) 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치 및 방법

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제2도는 본 발명에 따른 냉기덕트의 확대 측단면도

제3도는 본 발명에 따른 냉기덕트의 확대 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 냉기트는 분해 사시도.

제5도는 본 발명에 따른 냉기 분산 수단의 확대 사시도.

제6도는 제2도의 A-A′선을 따라 절개한 단면도로서, 냉기의 흐름을 도시하고.

제8도는 본 발명에 따른 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 직용한 냉장고의 온도 제어 장치의 블록도.

제9도는 유전자 알고리즘-퍼지 제어의 전반적인 흐름도.

제10도는 제8도의 유전자 알고리즘-퍼지 제어 루틴의 흐름도.

제11도는 유전자 알고리즘-퍼지 추론법 중의 하나인 TSK(타카기-스케노-강)법의 설명도.

제12도는 냉기 토출 방법에 있어서, 종래의 블레이드의 단순 회전방법에 의한 냉각 시간에 따른 온도 하강을 나타내는 특성 곡선과 본 발명에 따른 냉기 토출시 블레이드를 유전자 알고리즘-퍼지 제어함으로써 얻는 냉장고의 냉각 시간에 따른 온도 하강 특성 곡선.

제13도는 냉장실의 온도 분포를 측정하기 위한 각 선반의 온도 측정점을 나타내는 개략적 사시도.

제15도는 본 발명에 따른 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 적용한 냉장고에 있어서, 제13도에 도시된 각 측정점에서의 온도분포를 나타내는 그래프이다.

Claims (11)

1. 컴프레서 제어 수단; 댐퍼 개폐 제어 수단; 원판 부재의 블레이드를 회전 또는 스윙 제어하여 냉기 토출방향을 결정해 주는 냉기 토출 방향 제어 수단; 상기 냉기 토출 방향 제어 수단으로부터 인가되는 정보로 냉기 토출 방향을 설정하기 위한 블레이드 위치 감지 수단; 냉장실 전체의 온도 분포를 감지할 수 있도록 적어도 4개 지점 이상의 온도를 감지하는 냉장실 온도 감지 수단; 상기 냉장실 온도 감지 수단의 소정 개수 이상의 지점의 냉장실 온도 감지 수단의 온도 변화율을 각각 연산하는 온도 변화율 연산 수단; 냉기 토출 방향에 따른 상기 각 냉장실 온도 감지 수단에 의해 검출된 온도 변화 데이타 저장 수단; 상기 냉장실 온도 감지 수단, 온도 변화율 연산 수단, 온도 변화 데이타 저장 수단 및 상기 블레이드 위치 감지 수단으로부터 소정의 정보를 입력받아 유전자 알고리즘-퍼지 추론에 의해 상기 컴프레서 제어 수단, 댐퍼 개폐 제어 수단 및 냉기 토출 방향 제어 수단의 제어량을 추론하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론에 의해 냉장고 내의 온도를 제어하도록 하는 제어 수단;을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉장실 온도 감지 수단은 적외선 온도 감지 센서로 된 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 적외선 온도 감지 센서는 냉장실 후방에 위치된 그릴 중앙에 배치된 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 냉장실 온도 감지 수단은 적어도 구획된 냉장실의 각 단에 고르게 배치되도록 적어도 4개 지점 이상에 소정의 간격을 두고 배치된 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치
5. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 냉장실 온도 감지 수단, 온도 변화율 연산 수단 및 온도 변화 데이타 저장 수단으로부터 소정의 정보를 입력 받아 유전자 알고리즘-퍼지 추론에 의해 상기 컴프레서 제어수단, 댐퍼 개폐 제어 수단의 제어량을 추론하는 유전자 알고리즘-퍼지 제어 루틴과, 이 제어 루틴의 추론정보와 상기 블레이드 위치 감지 수단으로부터 블레이드의 위치 정보를 입력 받아 연산하는 연산 루틴과, 이 연산 루틴의 연산 출력 정보와 상기 유전자 알고리즘-퍼지 제어 루틴의 출력 정보를 인가 받아 상기 컴프레서 제어 수단, 댐퍼 개폐 제어 수단 및 냉기 토출 방향 제어 수단의 제어량을 결정하는 부하 제어 루틴을 수행하는 마이크로프로세서로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 유전자 알고리즘-퍼지 제어 루틴은 상기 냉장실 온도 감지 수단에서 입수된 수납된 냉장 식품의 온도의 애매한 상태와 앞서 추론된 상기 냉장 식품의 온도의 애매한 상태가 저장된 정보인 기준 학습 데이타를 입수하여 판단하는 퍼지 멤버쉽 함수인 퍼지 모델 식별 수단과, 냉장실 내에서 수시로 변화되는 온도 상태를 소정 시간 뒤의 냉장실 온도를 실험치와 추론치의 중상관계수(correlation)를 갖는 목적함수로, 추론하여 상기 퍼지 모델 식별 수단에 그 추론 정보를 제공하는 유전자 알고리즘을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 유전자 알고리즘은 다음 수식으로 표현되는 타가기-스게노-강법을 이용하여 냉장실 내의 수시로 변화되는 온도를, 조건 판단 및 실행 롤의 해집합을 얻는 과정으로 소정 시간 마다 진화된 냉장실 온도를 최대의 상기 중상관계수를 갖는 목적 함수로 하여 추론하는 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치.

   Lⁱ＝If x1 is A1ⁱ, x2 is A2ⁱ, ..., xm is Amⁱ

   then yⁱ＝C0＋C1ⁱX1＋C2ⁱ＋CmⁱXm

   여기서 Lⁱ은 조건식을 나타내며, x1∼xm은 냉장실의 감지 온도(R1,R2,R3,R4), 실외 온도, 냉장 식품의 온도 등의 각종 조건 변수가 되고, A1∼Am은 각 조건 변수들에 따른 유전자 알고리즘에 의해 구해진 유전자 알고리즘-퍼지 추론의 조건 계수이고, yⁱ은 목적 함수로서 결론부에 해당하는 선형식이고, C0∼Cm은 X1∼Xm(본 발명에서는 R1, R2, R3, R4등의 값이 대입됨)의 조건 만족에 대한 일종의 가중치가 되는 계수이다.
8. 제5항에 있어서, 상기 연산 루틴은 상기 유전자 알고리즘-퍼지 제어 루틴의 출력 정보와 상기 블레이드위치 감지 수단의 출력 정보를 연산하여 상기 냉기 토출 방향 제어 수단의 제어량을 얻어 상기 부하 제어 루틴에 제공하는 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고 온도 제어 장치.
9. 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 적용한 냉장고의 온도를 제어하는 방법에 있어서, 초기 입력인가를 판단하는 단계; 초기 입력이면 냉장실 전체의 온도 분포를 파악할 수 있도록 배치된 온도 감지 수단으로 각 부분의 온도를 감지하는 단계; 상기 감지된 각 부분의 온도를 이용하여 냉기 토출 방향 결정용의 블레이드의 최적위치를 유전자 알고리즘-퍼지 함수에 의해 결정되는 단계; 상기 최적 위치 결정에 따라 상기 블레이드의 위치를 이동시키는 단계; 상기 초기 입력 단계로부터 소정의 시간이 경과되었는가를 판단하는 단계; 소정의 시간이 경과되었으면, 현재 입력되는 상기 냉장실 온도 감지 수단의 온도를 이용하여 상기 유전자 알고리즘-퍼지 함수에 의해 상기 블레이드의 위치를 결정하는 단계; 상기 결정된 블레이드의 위치가 최적인가를 판단하는 단계; 최적 위치이면 스윙 모터를 구동하여 상기 블레이드의 위치를 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고의 온도 제어 방법
10. 제9항에 있어서, 상기 소정 위치의 온도를 R1, R2, R3, R4라 할 때, 상기 유전자 알고리즘-퍼지 함수는, W1＝MIN(1,MAX(0,(3.49-R1)/1.33)), W2＝MIN(1,MAX(0,(4.39-R2)/1.9)), 최적 위치＝W1*P1＋(1-W1)*P2＋W2*P3＋(1-W2)*P4, P1＝5.4＋0.42R1-0.27R3＋0.45R4-0.52R2, P2＝2.7-0.2R1＋0.27R3＋0.33R4＋0.03R2, P3＝7.7＋0.29R1-0.32R3-0.29R4＋0.22R2, P4＝1.4＋3.7R1-0.36R3＋0.19R4-2.65R2(단 여기서 MIN은 상기 ()내의 인수들 중 최소치 인수를 선택하는 함수이고, MAX는 상기 ()내의 인수들 중 최대치 인수를 선택하는 함수이다.)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고의 온도 제어 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 R1은 냉장실의 3H/4 좌측 온도 감지 수단에 의해 측정된 온도값이고, 상기 R2는 냉장실의 1H/3 우측 온도 감지 수단에 의해 측정된 온도값이고, R3는 냉장실의 3H/4 우측 온도 감지 수단에 의해 측정된 온도 값이며, R4는 냉장실의 1H/3 좌측 온도 감지 수단에 의해 측정된 온도값인 것을 특징으로 하는 유전자 알고리즘-퍼지 추론을 이용한 냉장고의 온도 제어 방법.

    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.