一種基于自整定離散pid算法的中央空調(diào)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于中央空調(diào)控制器領(lǐng)域,具體涉及一種基于自整定離散PID算法的中央 空調(diào)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前大部分的中央空調(diào)控制器所采用的電機為三檔抽頭電機、PG電機或BLDC電 機,水閥為二線制或三線制的電磁閥,采用的控制算法有ON-OFF、PI調(diào)節(jié)控制等。
[0003] 采用ON-OFF控制方式的空調(diào),存在房間溫度波動大,舒適性不高等缺點,其控制 方式如圖1所示。這種控制方式下,當(dāng)房間溫度Tr下降到Ts-Λ T時,水閥會關(guān)閉,當(dāng)Tr回 升時,會一直升到Ts+Λ T時,此時水閥才會打開,由于溫度的慣性,此時房間溫度Tr還會上 升一點,然后才會下降。這種ON-OFF控制方式會使房間的溫度劇烈地變化,有較大的過控 行為。
[0004] 采用PI調(diào)節(jié)控制的控制器也存在比較多的問題,系統(tǒng)適應(yīng)性不高,在某種場合有 比較好的控制效果,更換到其它場合后會出現(xiàn)較大的過控行為,甚至在某些極端情況下會 出現(xiàn)振蕩,還需要針對的PI參數(shù)調(diào)整,不具備通用性。另外,采用PI同時調(diào)節(jié)變流量和變 風(fēng)量時,會出現(xiàn)不匹配的情況,造成室內(nèi)溫度的大幅波動。傳統(tǒng)的PID算法如圖2所示,其 中Kp是比例系數(shù),Ki是微分系數(shù),Kd是積分系數(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有的中央空調(diào)控制器的控制算法中存在的上述問題,本發(fā)明提出了一種基 于自整定離散PID算法的中央空調(diào)控制方法。
[0006] 為達(dá)上述的目的及功效,本發(fā)明采用以下技術(shù)內(nèi)容:
[0007] -種基于自整定離散PID算法的中央空調(diào)控制方法,包括如下步驟:
[0008] 步驟1,定義多個時間裕度,采用定時器在各時間裕度到來時對盤管溫度、房間溫 度、EC電機轉(zhuǎn)速、比例電磁閥開度信息進(jìn)行采樣,并進(jìn)行濾波處理,得到有效的采樣值;
[0009] 步驟2,對盤管溫度和房間溫度的采樣值進(jìn)行加權(quán)計算得到房間溫度和盤管溫度, 將房間溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較計算得到差值,將盤管溫度與房間溫度進(jìn)行比較計算得到差 值;重復(fù)上述步驟,將多次采樣得到的房間溫度差值進(jìn)行累加計算;
[0010] 步驟3,判斷系統(tǒng)的工作狀態(tài),包括步驟3-1至3-4;步驟3-1,判斷是否到達(dá)控制 時間,如果到達(dá)控制時間,進(jìn)行步驟3-2,如果沒有到達(dá)控制時間,進(jìn)行步驟7;步驟3-2,根 據(jù)房間溫度差值的累加值判斷系統(tǒng)是否振蕩,如果振蕩,進(jìn)行步驟3-3,如果沒有振蕩,進(jìn)行 步驟3-4 ;步驟3-3,判斷是否有參數(shù)可調(diào),如果有,進(jìn)行步驟4,如果沒有,調(diào)整時間裕度并 重新計算各參數(shù),然后進(jìn)行步驟4 ;步驟3-4,判斷系統(tǒng)是否最優(yōu),如果是已是最優(yōu),進(jìn)行步 驟7,如果不是最優(yōu),進(jìn)行步驟4 ;
[0011] 步驟4,根據(jù)步驟2的計算值對PID參數(shù)Kp、Ki、Kd和控制權(quán)重Kq的整定系數(shù)表 進(jìn)行查詢,得到需要調(diào)整的比例系數(shù)Κρ、積分系數(shù)Ki、微分系數(shù)Kd,以及EC電機和比例電磁 閥的控制權(quán)重Kq ;各整定系數(shù)表如下:
[0012] PID整定參數(shù)中的比例系數(shù)Kp表為:
[0013]
【主權(quán)項】
1. 一種基于自整定離散PID算法的中央空調(diào)控制方法,其特征在于,包括如下步驟: 步驟1,定義多個時間裕度,采用定時器在各時間裕度到來時對盤管溫度、房間溫度、EC 電機轉(zhuǎn)速、比例電磁閥開度信息進(jìn)行采樣,并進(jìn)行濾波處理,得到有效的采樣值; 步驟2,對盤管溫度和房間溫度的采樣值進(jìn)行加權(quán)計算得到房間溫度和盤管溫度,將房 間溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較計算得到差值,將盤管溫度與房間溫度進(jìn)行比較計算得到差值; 重復(fù)上述步驟,將多次采樣得到的房間溫度差值進(jìn)行累加計算; 步驟3,判斷系統(tǒng)的工作狀態(tài),包括步驟3-1至3-4 ; 步驟3-1,判斷是否到達(dá)控制時間,如果到達(dá)控制時間,進(jìn)行步驟3-2,如果沒有到達(dá)控 制時間,進(jìn)行步驟7; 步驟3-2,根據(jù)房間溫度差值的累加值判斷系統(tǒng)是否振蕩,如果振蕩,進(jìn)行步驟3-3,如 果沒有振蕩,進(jìn)行步驟3-4; 步驟3-3,判斷是否有參數(shù)可調(diào),如果有,進(jìn)行步驟4,如果沒有,調(diào)整時間裕度并重新 計算各參數(shù),然后進(jìn)行步驟4; 步驟3-4,判斷系統(tǒng)是否最優(yōu),如果是已是最優(yōu),進(jìn)行步驟7,如果不是最優(yōu),進(jìn)行步驟 4 ; 步驟4,根據(jù)步驟2的計算值對PID參數(shù)Kp、Ki、Kd和控制權(quán)重Kq的整定系數(shù)表進(jìn)行 查詢,得到需要調(diào)整的比例系數(shù)Κρ、積分系數(shù)Ki、微分系數(shù)Kd,以及EC電機和比例電磁閥的 控制權(quán)重Kq ;各整定系數(shù)表如下: PID整定參數(shù)中的比例系數(shù)Kd表為:
PID整定參數(shù)中的積分系數(shù)Ki表為:
PID整定參數(shù)中的微分系數(shù)Kd表為:_
控制權(quán)重Kq表為-
上述各表中,Λ T表示房間溫度差值,Λ Tp表示盤管溫度差值; 步驟5,計算溫度偏差Λ e (t)及其積分值1/S和微分值d Λ e (t)/dt,根據(jù)步驟4確定 的參數(shù),按下列公式計算得到EC電機的轉(zhuǎn)速和比例電磁閥的打開角度; Δ U (t) = Κρ* Δ e(t)+Ki*l/S+Kd*d Δ e(t)/dt ; EC轉(zhuǎn)速=上次EC轉(zhuǎn)速*(1+控制權(quán)重*AU(t)); 閥開度=上次開度*(1+控制權(quán)重*AU(t)); 步驟6,驅(qū)動EC電機、比例電磁閥達(dá)到步驟5的計算值; 步驟7,控制結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自整定離散PID算法的中央空調(diào)控制方法,其特征在于, 所述步驟1和步驟2中的具體計算方法為: 定義1〇8、2〇8、4〇8、1111;[11、2111;[11、5111;[11、1〇111;[11共7個時間裕度;取每個時間裕度內(nèi)均分的 10個房間溫度采樣值Tl~Τ10,其中,Tl表示最近一次的采樣值,TlO表示過去時間最長 的采樣值;根據(jù)下式計算房間溫度 Tr :Tr = (10*T1+9*T2+8*T3+7*T4+6*T5+5*T6+4*T7+3*T 8+2*T9+T10)/55 ;設(shè)Ts為設(shè)定溫度,根據(jù)下式計算房間溫度與設(shè)定溫度的差值Λ T : Λ T = Tr-Ts I ;采用同樣的方法,計算盤管溫度Tp以及盤管溫度與房間溫度的差值Λ Tp ;設(shè)多次 采樣計算得到的房間溫度分別為Tri,i = 1,2, 3,…η,則多次采樣計算得到的房間溫度差 值分別記為Δ Ti = I Tri-Ts I,i = 1,2, 3,…η,計算各Λ Ti之和。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于自整定離散PID算法的中央空調(diào)控制方法,采用定時器定時對盤管溫度、房間溫度、EC電機轉(zhuǎn)速、比例電磁閥開度信息進(jìn)行采樣,并進(jìn)行濾波處理,得到有效的采樣值;通過采樣信息的變化判斷系統(tǒng)的工作狀態(tài);然后根據(jù)自整定系數(shù)表格,查表得到需要調(diào)整的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù),以及EC電機和比例電磁閥的控制權(quán)重;計算溫度偏差、積分值和微分值,并依據(jù)查表得到的系數(shù)計算EC電機的轉(zhuǎn)速和比例電磁閥的打開角度;最后驅(qū)動EC電機和比例電磁閥達(dá)到所需值。本發(fā)明通過自整定離散PID算法來控制EC電機和比例電磁閥,即控制空調(diào)系統(tǒng)的冷量和風(fēng)量,可以使房間快速達(dá)到目標(biāo)設(shè)定溫度,且可以使系統(tǒng)保持在冷量消耗和補充穩(wěn)定的狀態(tài)運行。
【IPC分類】F24F11-00
【公開號】CN104633863
【申請?zhí)枴緾N201510059538
【發(fā)明人】周新生, 石永軍
【申請人】無錫市同舟電子實業(yè)有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月4日