專利名稱：一種恒溫燃氣熱水器的加熱控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃氣熱水器，特別是一種恒溫燃氣熱水的溫度控制，體現(xiàn)為對其 燃氣管道比例閥的控制方法。
背景技術：
燃氣熱水器是一種即時加熱的熱水器，與儲水式熱水器不同，它是通過火力大小 來控制水溫的。而其中，恒溫燃氣熱水器的發(fā)展才只有約10年的歷史，早期的恒溫燃氣熱 水器多數(shù)是靠調節(jié)混水閥來調節(jié)冷熱水的比例實現(xiàn)恒溫，現(xiàn)在最新技術的調節(jié)方法是調節(jié) 燃氣管道的比例閥，通過調節(jié)燃燒功率來實現(xiàn)。這種技術中，對熱水器的比例閥的調節(jié)控制，是通過PID算法實現(xiàn)的。PID是過程 控制中常用的方法，它是指利用偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進行控制的方法，PID 控制器是應用最為廣泛的一種自動控制器。這種方法，具有原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣， 控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點，是連續(xù)動態(tài)校正控制的有效方法之一。但是，具體的應用到熱水器上，具有兩個明顯的缺點，一是容易超調，當水流較小 的時候，出水溫度常常在幾秒鐘的時間內迅速升高，超出設定溫度3度以上就會給人體造 成明顯的感覺，這樣就使的水溫恒定性差；另一個缺點是達到穩(wěn)態(tài)的時間長。這兩個缺點互 為矛盾，在迅速制熱的基礎上，如何保證快速進入穩(wěn)態(tài)溫度，是一個技術難題。

發(fā)明內容
在此處鍵入技術領域描述段落。本發(fā)明就是為了克服背景技術所述的現(xiàn)有的純 PID控制的熱水器比例閥控制方法的缺點，發(fā)明一種不易超調、又能快速加熱到穩(wěn)態(tài)的控制方法。本發(fā)明方法的加熱過程分為三個階段，第一是初始加熱，以固定的功率加熱，第二 階段是模糊控制加熱，第三階段是PID控制恒溫加熱，初始加熱達到初始加熱時間或者溫 差小于設定的轉換溫差就進入模糊控制加熱階段，模糊控制加熱的溫差到達PID設定溫差 就進入PID控制恒溫加熱階段。優(yōu)選的初始加熱時間為10秒，轉換溫差為10度，PID設定溫差為4度。所述的模糊控制加熱方法是首先判斷出水溫度與設定溫度的溫差，出水溫度小 于設定溫度的，根據(jù)溫差-1、-2、"3和-3度以上，對應的調整加熱功率-1、不變、+1和+2 ； 出水溫度不小于設定溫度的，根據(jù)溫差+1、+2、+3和+3度以上，對應調整加熱功率+1、不 變、-1和_2。本發(fā)明的方法，可以克服一般純PID調節(jié)方法的缺點，加熱迅速，限制超溫在3度 以內(人體感覺不到)，大多數(shù)情況下可以實現(xiàn)0超溫。達到加熱速度和穩(wěn)定的完美平衡。


圖1，一般純PID控制加熱的曲線圖；圖2，本發(fā)明方法的加熱曲線圖； 圖3，本發(fā)明的流程圖； 圖4，本發(fā)明的模糊控制流程圖。
具體實施例方式PID控制加熱，在這種恒溫燃氣熱水器中，其溫度上升到設定溫度的曲線如圖1 所示的，可見，在設定溫度T的附近，它有一個較大的振幅，就會出現(xiàn)加熱初時的超溫，而且 整個加熱過程需要在這個冷熱震蕩中持續(xù)較長時間才能穩(wěn)定到設定溫度T。本發(fā)明，整個加熱過程包括三個階段1初始加熱、II模糊控制加熱和III、PID控 制恒溫加熱，整個加熱過程平穩(wěn)快速，其溫度曲線如圖2所示的。結合圖3的實施例流程本發(fā)明是一種多級的差值PID加熱方法，在加熱的I階 段，水溫和設定溫度的溫差很大，這個時候，首先計算一個初始加熱功率，開始初始加熱，這 個階段不考慮PID，直接加熱，這樣可以縮短加熱時間，也為后面第二階段的模糊加熱做好 鋪墊；第I階段的初始加熱和第II階段的模糊加熱的切換標識是兩個加熱時間到達初始 加熱時間或者溫差小于設定的轉換溫差，本實施例中，加熱達10秒或者溫差不大于10度就 進入模糊控制加熱階段。模糊控制加熱的具體方法下文再敘。模糊加熱階段和第III階段的PID控制恒溫加熱階段之間的轉換標識是溫差是否 大于4度，即在PID控制恒溫加熱的前后都安排溫差是否不大于4度的比較，在這個范圍 內，則進行PID控制加熱，超出了，則采用模糊控制加熱。之所以選擇4度這個值，是因為按 照背景技術所述的，人體對溫度的感知，超過3度可以有明顯的感受。按照上述的實施例，模糊控制加熱階段是工作在溫差范圍10度、度之間，具體流 程如圖4所示的。參考設定溫度，有出水溫度小于設定溫度和不小于兩種情況，小于設定溫度的 時候，安排四級加熱功率，依次是加熱功率-1、不變、+1和+2，對應的出水溫度-1度、-2 度、-3度和-3度以上；不小于設定溫度的情況下，也安排四級加熱功率，依次是+1、不變、-1 和_2，依次對應出水溫度+1度、+2度、+3度和+3度以上的情況。采用模糊控制加熱的優(yōu) 勢是快速加熱逼近設定溫度，在達到4度溫差的時候切換到PID控制恒溫加熱，這樣讓PID 加熱在一個很小的溫差范圍內進行，就能有效的減少振幅，避免超溫，減少進入穩(wěn)定溫度的 時間。
權利要求
1.一種恒溫燃氣熱水器的加熱控制方法，其特征是整個加熱過程分為三個階段，第 一是初始加熱，以固定的功率加熱，第二階段是模糊控制加熱，第三階段是PID控制恒溫加 熱，初始加熱達到初始加熱時間或者溫差小于設定的轉換溫差就進入模糊控制加熱階段， 模糊控制加熱的溫差到達PID設定溫差就進入PID控制恒溫加熱階段。
2.根據(jù)權利要求1所述的加熱控制方法，其特征是初始加熱時間為10秒，轉換溫差 為10度，PID設定溫差為4度。
3.根據(jù)權利要求1所述的加熱控制方法，其特征是所述的模糊控制加熱方法是，首先 判斷出水溫度與設定溫度的溫差，出水溫度小于設定溫度的，根據(jù)溫差-1、-2、-3和-3度以 上，對應的調整加熱功率-1、不變、+1和+2 ；出水溫度不小于設定溫度的，根據(jù)溫差+1、+2、 +3和+3度以上，對應調整加熱功率+1、不變、-1和_2。
全文摘要
一種恒溫燃氣熱水器的加熱控制方法，涉及熱水器的加熱方法，其特征是整個加熱過程分為三個階段，第一是初始加熱，以固定的功率加熱，第二階段是模糊控制加熱，第三階段是PID控制恒溫加熱，初始加熱達到初始加熱時間或者溫差小于設定的轉換溫差就進入模糊控制加熱階段，模糊控制加熱的溫差到達PID設定溫差就進入PID控制恒溫加熱階段。本發(fā)明的方法有益效果是能使加熱平滑快速，不出現(xiàn)超調，進入恒溫穩(wěn)定期的時間也短。
文檔編號F24H9/20GK102121755SQ201110048389
公開日2011年7月13日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權日2011年3月1日
發(fā)明者李鈁 申請人:無錫和晶信息技術有限公司