專利名稱：燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種分戶式安裝的家用燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法。
從環(huán)保的發(fā)展和物業(yè)管理的角度來看，我國現(xiàn)有的小區(qū)集中供暖方式將要逐步過渡到按戶分散供暖和熱水的方式。這種供暖裝置采用以戶為單位的供熱系統(tǒng)的熱源來自小型燃氣鍋爐，這種鍋爐安裝方便、運行簡單，對居室無污染并且能夠根據(jù)各戶不同的使用要求進行調整和控制，達到高效節(jié)能的目的。通常一臺燃氣鍋爐除供暖外，還要為室內提供廚房、衛(wèi)生間的生活熱水。歐美國家普遍采用這種單元式燃氣熱水供暖兩用爐，我國一些新建的小區(qū)也開始采用單元式燃氣熱水供暖兩用爐，目前這些燃氣熱水供暖兩用爐的主要部件以及控制部分多為直接進口。無論是國內或國外的此類產(chǎn)品控制方法多采用常規(guī)的PID調節(jié)，不僅只能夠根據(jù)室溫設定、出水溫度等參數(shù)進行調節(jié)，而且控制精度不高，動態(tài)特性不理想，尤其對于室溫的控制調節(jié)大滯后問題一直沒有很好地解決，快速響應不夠，往往在屋內溫度降低后較長時間才能逐步將室內溫度提高，并且燃氣的燃燒不注重節(jié)能，控制對象較少，數(shù)據(jù)運算能力低，環(huán)境變化調節(jié)適應性差，因此控制性能和控制效果不佳。
本發(fā)明的目的在于提供一種燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其水溫調節(jié)響應迅速、不滯后，具有穩(wěn)定的室內溫度調節(jié)能力和顯著的節(jié)能功效，可大大降低鍋爐的燃氣量。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其控制參數(shù)多，鍋爐熱效率高，并且控制器本身運行性能穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，它包括在熱水出口管道上設置感應出水溫度的溫度傳感器、水溫的溫度控制器以及控制器輸出接的燃氣爐比例閥，控制比例閥開關度、燃氣爐出力，輸入量為室內溫度、出水溫度；它還至少包括在供暖設備回水管路上安裝溫度傳感器，感應測量作為負載的室內回水管路回水溫度，所述的出水溫度傳感器的輸出反饋到模糊控制器的輸入，模糊控制器的輸出接燃氣爐比例閥，燃氣爐的輸出至出水管道，構成內閉環(huán)調節(jié)；回水溫度傳感器的輸出反饋到設定控制器輸入，設定控制器的輸出接模糊控制器的輸入，構成外閉環(huán)調節(jié)回路；內閉環(huán)調節(jié)嵌套在外閉環(huán)調節(jié)回路中。
熱水溫度需要控制由內閉環(huán)調節(jié)回路控制。
供暖溫度需求控制由內閉環(huán)調節(jié)回路以及外閉環(huán)回路控制。
本發(fā)明的基本控制步驟為1、采集溫度傳感器數(shù)據(jù)；2、判斷是否有熱水調節(jié)需求；3、如果有，則啟動內閉環(huán)調節(jié)；否則直接進入下一步；4、判斷是否有供暖調節(jié)需求；5、如果有，則啟動外閉環(huán)調節(jié)；否則直接下一步；6、判斷外部設定按鍵給定處理步驟；7、返回。
其中內閉環(huán)調節(jié)步驟包括1、將過去出水溫度與當前出水溫度進行比較，數(shù)值不超過一定閾值則進入2步；否則進入8步；2、將出水溫度對應的采集值進行濾波；3、計算出水溫度的變化率；4、將該變化率進行濾波；5、保留該濾波值；6、利用模糊控制數(shù)據(jù)庫數(shù)值比較得到對應出水溫度的變化率差值所對應的電流量輸出最佳值；7、調節(jié)出水溫度；8、結束。
其中外閉環(huán)調節(jié)步驟包括1、將過去回水溫度與當前回水溫度進行比較，數(shù)值不超過一定閾值則進入2步；否則進入10步；2、將回水溫度對應的采集值進行濾波；3、計算回水溫度的變化率；4、將該變化率進行濾波；5、保留該濾波值；6、對該值進行積分計算；7、得到所要求的內循環(huán)控制值；8、通過內循環(huán)調節(jié)過程，得到電流輸出值9、調節(jié)回水溫度；10、結束。
上述的步驟5、6之間還包括如下步驟1、判斷回水溫度變化率濾波值是否穩(wěn)定；2、如果穩(wěn)定，設定標記；不穩(wěn)定則直接進行下一步；3、判斷回水溫度變化率濾波值是否超出預定調節(jié)值；4、如果超出調節(jié)值，設定標記；未超出調節(jié)值則直接進行下一步；5、結束。
所述的采集溫度傳感器數(shù)據(jù)步驟包括采樣時間到達后，則將采集的數(shù)據(jù)進行模/數(shù)轉換。該具體步驟可為1、設定傳感器采樣巡檢時間計數(shù)器數(shù)值；2、巡檢溫度傳感器的采集數(shù)據(jù)；3、選擇某一采樣通道；4、初始化目標寄存器指針；5、采樣時間等待；6、進行模/數(shù)轉換；
7、完成模數(shù)轉換后；8、結果送入目標寄存器；9、目標寄存器指針加1；10、取下一個采樣通道號；11、將時間計數(shù)器減1；12、判斷時間計數(shù)器是否為0；如果不為“0”，則返回5步驟；如果為“0”，進行下一步；13、出水溫度調節(jié)；14、回水溫度調節(jié)；15、結束。
最后，所述的控制方法還包括在點火前將控制器的CPU掉電使之處于復位狀態(tài)，鎖存信號，點火完畢將CPU喚醒。
根據(jù)上述技術方案分析可知，本發(fā)明采用模糊控制二級推理方法和迪阿梅爾積分原理，增加一個回水溫度閉環(huán)調節(jié)回路，出水溫度為內環(huán)調節(jié)，回水溫度為外環(huán)調節(jié)外，將內環(huán)溫度傳感器設置在出水口，外環(huán)傳感器設置在負載管道上，不僅提高了突發(fā)的響應速度，而且提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，由于控制參數(shù)較多，因此能夠得到各種狀態(tài)最佳的熱效率。
下面結合附圖和具體實施方案對本發(fā)明做進一步的詳細說明。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)構成原理圖；圖2為本發(fā)明主流程圖；圖3為本發(fā)明內環(huán)調節(jié)流程圖；圖4為本發(fā)明外環(huán)調節(jié)流程圖；圖5為本發(fā)明模/數(shù)轉換流程圖。
參見圖1，本發(fā)明為一種燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法。它包括在熱水出口管道上設置感應出水溫度的溫度傳感器、水溫的溫度控制器以及控制器輸出接的燃氣爐比例閥，控制比例閥開關度、燃氣爐出力，輸入量為室內溫度、出水溫度；它還至少包括在供暖設備回水管路上安裝溫度傳感器，感應測量作為負載的室內回水管路回水溫度，所述的出水溫度傳感器的輸出反饋到模糊控制器的輸入，模糊控制器的輸出接燃氣爐比例閥，燃氣爐的輸出至出水管道，構成內閉環(huán)調節(jié)；回水溫度傳感器的輸出反饋到設定控制器輸入，設定控制器的輸出接模糊控制器的輸入，構成外閉環(huán)調節(jié)回路；內閉環(huán)調節(jié)嵌套在外閉環(huán)調節(jié)回路中。通過出水溫度和回水溫度的差值，直接響應調節(jié)溫度變化，自動調節(jié)水溫，解決水溫調節(jié)的大滯后問題，保證了溫度的穩(wěn)定性，提高了環(huán)境變化跟蹤的快速性。為能夠得到，室內溫度與室外溫度之間的變化關系，滿足模糊控制的最佳控制條件，更好地保障溫度的舒適感。
其中熱水溫度需要控制由內閉環(huán)調節(jié)回路控制，供暖溫度需求控制由內閉環(huán)調節(jié)回路以及外閉環(huán)回路控制。
如圖2所示，本發(fā)明的基本控制步驟為1、采集各個溫度傳感器數(shù)據(jù)；2、首先判斷是否有熱水調節(jié)需求，優(yōu)先滿足熱水需求；3、如果有，則啟動內閉環(huán)調節(jié)，同時通過出水溫度的變化進行內環(huán)調節(jié)；4、隨后再判斷是否有供暖調節(jié)需求；5、如果有，則啟動外閉環(huán)調節(jié)，同時通過外環(huán)調節(jié)出水溫度和回水溫度；6、接著判斷外部設定按鍵是否有新溫度需求給定，滿足設定需求處理。
如圖3所示，其中內閉環(huán)調節(jié)具體步驟包括1、將過去出水溫度與當前出水溫度進行比較，數(shù)值不超過一定閾值則進入2步，說明當前出水溫度有變化，需要進行調節(jié)；如果比較后的值超過一定閾值，應剔除此異常值，則結束；2、控制器在調節(jié)前，首先將出水溫度對應的采集值進行濾波；
3、計算出水溫度的變化率，以便得到變化的趨勢，給出快速響應的數(shù)值；4、將該變化率進行濾波；5、保留該濾波值；6、利用模糊控制數(shù)據(jù)庫的經(jīng)驗數(shù)值自動查表比較得到對應出水溫度的變化率差值所對應的電流量輸出最佳值；7、根據(jù)電流值，調節(jié)燃氣爐比例閥的開關度，使鍋爐處于對應的燃燒狀態(tài)，從而調節(jié)了出水溫度；8、直到達到需要設定為止，內環(huán)調節(jié)過程結束。
還有，參見圖4所示，其中外閉環(huán)調節(jié)步驟包括1、將過去回水溫度與當前回水溫度進行比較，數(shù)值不超過一定閾值則進入第2步；2、將回水溫度對應的采集值進行濾波；3、計算回水溫度的變化率，得到回水溫度變化的趨勢；4、將該變化率進行濾波，去掉干擾信號；5、保留該濾波值；6、判斷回水溫度變化率濾波值是否穩(wěn)定；7、如果穩(wěn)定，設定標記；不穩(wěn)定則直接進行下一步；8、判斷回水溫度變化率濾波值是否超出預定調節(jié)值；9、如果超出調節(jié)值，設定標記；未超出調節(jié)值則直接進行下一步；10、對該值進行迪阿梅爾積分計算，得到所要求的內循環(huán)控制值；11、通過內循環(huán)調節(jié)過程，得到電流應該的輸出值；12、調節(jié)調節(jié)燃氣爐比例閥的開關度，使鍋爐處于對應的燃燒狀態(tài)，從而調節(jié)了回水溫度。
再有，采集溫度傳感器數(shù)據(jù)步驟包括采樣時間到達后，則將采集的數(shù)據(jù)進行模/數(shù)轉換。如圖5所示，該具體步驟可為
1、設定傳感器采樣巡檢計數(shù)器數(shù)值，例如設定為4；2、巡檢溫度傳感器的采集數(shù)據(jù)；3、選擇某一采樣通道，如CH0，也就是首先采集傳感器CH0的數(shù)據(jù)；4、初始化目標寄存器指針；5、采樣時間等待，；6、進行模/數(shù)轉換，；7、判斷是否完成了模數(shù)轉換，如果沒有完成，需要等待該步驟的完成，完成后；8、將結果送入目標寄存器；9、目標寄存器指針加1；10、再取下一個采樣通道號；11、將時間計數(shù)器減1；上述步驟不斷循環(huán)，一直判斷巡檢計數(shù)器是否為0；如果不為“0”，則返回5步驟，不斷地采集數(shù)據(jù)；如果為“0”，進行出水溫度調節(jié)以及回水溫度調節(jié)，至結束。
還有，控制方法還包括在點火前將控制器的CPU掉電使之處于復位狀態(tài)，鎖存信號，點火完畢將CPU喚醒。這是由于在點火器點火過程中會產(chǎn)生較高的電場，如果不將CPU掉電，CPU常會受到嚴重的干擾，兒無法正常工作，因此需要增加一個點火瞬間的點火延時判斷，這個時間段內CPU必須處于復位狀態(tài)，以保證整個控制器的運行穩(wěn)定性。
權利要求
1.一種燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，它包括在熱水出口管道上設置感應出水溫度的溫度傳感器、水溫的溫度控制器以及控制器輸出接的燃氣爐比例閥，控制比例閥開關度、燃氣爐出力，輸入量為室內溫度、出水溫度等；其特征在于它還至少包括在供暖設備回水管路上安裝溫度傳感器，感應測量作為負載的室內回水管路回水溫度，所述的出水溫度傳感器的輸出反饋到模糊控制器的輸入，模糊控制器的輸出接比例閥燃氣爐，燃氣爐的輸出至出水管道，構成內閉環(huán)調節(jié)；回水溫度傳感器的輸出反饋到設定控制器輸入，設定控制器的輸出接模糊控制器的輸入，構成外閉環(huán)調節(jié)回路；內閉環(huán)調節(jié)嵌套在外閉環(huán)調節(jié)回路中。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其特征在于熱水溫度需要控制由內閉環(huán)調節(jié)回路控制。
3.根據(jù)權利要求1所述的燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其特征在于供暖溫度需求控制由內閉環(huán)調節(jié)回路以及外閉環(huán)回路控制。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其特征在于控制步驟為a、采集溫度傳感器數(shù)據(jù)；b、判斷是否有熱水調節(jié)需求；c、如果有，則啟動內閉環(huán)調節(jié)；否則直接進入下一步；d、判斷是否有供暖調節(jié)需求；e、如果有，則啟動外閉環(huán)調節(jié)；否則直接下一步；f、判斷外部設定按鍵給定處理步驟；g、返回。
5.根據(jù)權利要求4所述的燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其特征在于內閉環(huán)調節(jié)步驟包括a、將過去出水溫度與當前出水溫度進行比較，數(shù)值不超過一定閾值則進入b步；否則進入h步；b、將出水溫度對應的采集值進行濾波；c、計算出水溫度的變化率；d、將該變化率進行濾波；e、保留該濾波值；f、利用模糊控制數(shù)據(jù)庫數(shù)值比較得到對應出水溫度的變化率差值所對應的電流量輸出最佳值；g、調節(jié)出水溫度；h、結束。
6.根據(jù)權利要求4所述的燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其特征在于外閉環(huán)調節(jié)步驟包括a、將過去回水溫度與當前回水溫度進行比較，數(shù)值不超過一定閾值則進入b步；否則進入j步；b、將回水溫度對應的采集值進行濾波；c、計算回水溫度的變化率；d、將該變化率進行濾波；e、保留該濾波值；f、對該值進行積分計算；g、得到所要求的內循環(huán)控制值；h、通過內循環(huán)調節(jié)過程，得到電流輸出值；i、調節(jié)回水溫度；j、結束。
7.根據(jù)權利要求6所述的燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其特征在于所述的步驟e、f之間還包括如下步驟a、判斷回水溫度變化率濾波值是否穩(wěn)定；b、如果穩(wěn)定，設定標記；不穩(wěn)定則直接進行下一步；c、判斷回水溫度變化率濾波值是否超出預定調節(jié)值；d、如果超出調節(jié)值，設定標記；未超出調節(jié)值則直接進行下一步；e、結束。
8.根據(jù)權利要求4所述的燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其特征在于所述的a步驟包括采樣時間到達，則將采集的數(shù)據(jù)進行模/數(shù)轉換。
9.根據(jù)權利要求8所述的燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其特征在于所述的a步驟具體可為a、設定傳感器采樣巡檢時間計數(shù)器數(shù)值；b、巡檢溫度傳感器的采集數(shù)據(jù)；c、選擇某一采樣通道；d、初始化目標寄存器指針；e、采樣時間等待；f、進行模/數(shù)轉換；g、完成模數(shù)轉換后；h、結果送入目標寄存器；i、目標寄存器指針加1；j、取下一個采樣通道號；k、將時間計數(shù)器減1；l、判斷時間計數(shù)器是否為0；如果不為“0”，則返回e步驟；如果為“0”，進行下一步；m、出水溫度調節(jié)；n、回水溫度調節(jié)；o、結束。
10.根據(jù)權利要求1所述的燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法，其特征在于所述的步驟包括在點火前將控制器的CPU掉電使之處于復位狀態(tài)，鎖存信號，點火完畢將CPU喚醒。
全文摘要
一種燃氣熱水供暖兩用爐模糊控制方法,它包括在熱水出口管道上設置出水溫度傳感器,在供暖設備回水管路上安裝回水溫度傳感器,出水溫度傳感器的輸出反饋到模糊控制器的輸入,模糊控制器的輸出接燃氣爐比例閥,構成內閉環(huán)調節(jié);回水溫度傳感器的輸出反饋到設定控制器輸入,設定控制器的輸出接模糊控制器的輸入,構成外閉環(huán)調節(jié)回路。本發(fā)明水溫調節(jié)響應迅速、不滯后,具有穩(wěn)定的室內溫度調節(jié)能力和顯著的節(jié)能功效,大大降低鍋爐的燃氣量,提高熱效率。
文檔編號F24H9/20GK1373331SQ01109229
公開日2002年10月9日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權日2001年2月28日
發(fā)明者鮑道銘 申請人:北京泰德生態(tài)系統(tǒng)工程有限公司, 北京勵科鳴科技發(fā)展中心