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(jī)為三檔抽頭電機(jī)、PG電機(jī)或BLDC電 機(jī)，水閥為二線(xiàn)制或三線(xiàn)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(dòng)大，舒適性不高等缺點(diǎn)，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(shí)，水閥會(huì)關(guān)閉，當(dāng)Tr回 升時(shí)，會(huì)一直升到Ts+Λ T時(shí)，此時(shí)水閥才會(huì)打開(kāi)，由于溫度的慣性，此時(shí)房間溫度Tr還會(huì)上 升一點(diǎn)，然后才會(huì)下降。這種ON-OFF控制方式會(huì)使房間的溫度劇烈地變化，有較大的過(guò)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(wèn)題，系統(tǒng)適應(yīng)性不高，在某種場(chǎng)合有 比較好的控制效果，更換到其它場(chǎng)合后會(huì)出現(xiàn)較大的過(guò)控行為，甚至在某些極端情況下會(huì) 出現(xiàn)振蕩，還需要針對(duì)的PI參數(shù)調(diào)整，不具備通用性。另外，采用PI同時(shí)調(diào)節(jié)變流量和變 風(fēng)量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不匹配的情況，造成室內(nèi)溫度的大幅波動(dòng)。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(duì)現(xiàn)有的中央空調(diào)控制器的控制算法中存在的上述問(wèn)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(gè)時(shí)間裕度，采用定時(shí)器在各時(shí)間裕度到來(lái)時(shí)對(duì)盤(pán)管溫度、房間溫 度、EC電機(jī)轉(zhuǎn)速、比例電磁閥開(kāi)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(duì)盤(pán)管溫度和房間溫度的采樣值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到房間溫度和盤(pán)管溫度， 將房間溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較計(jì)算得到差值，將盤(pán)管溫度與房間溫度進(jìn)行比較計(jì)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(jì)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(shí)間，如果到達(dá)控制時(shí)間，進(jìn)行步驟3-2,如果沒(méi)有到達(dá)控制時(shí)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(méi)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(méi)有，調(diào)整時(shí)間裕度并 重新計(jì)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(jì)算值對(duì)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(xún)，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(jī)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(xiàng)】
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(gè)時(shí)間裕度，采用定時(shí)器在各時(shí)間裕度到來(lái)時(shí)對(duì)盤(pán)管溫度、房間溫度、EC 電機(jī)轉(zhuǎn)速、比例電磁閥開(kāi)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(duì)盤(pán)管溫度和房間溫度的采樣值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到房間溫度和盤(pán)管溫度，將房 間溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較計(jì)算得到差值，將盤(pán)管溫度與房間溫度進(jìn)行比較計(jì)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(jì)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(shí)間，如果到達(dá)控制時(shí)間，進(jìn)行步驟3-2,如果沒(méi)有到達(dá)控 制時(shí)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(méi)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(méi)有，調(diào)整時(shí)間裕度并重新 計(jì)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(jì)算值對(duì)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(xún)，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(jī)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(pán)管溫度差值； 步驟5,計(jì)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(jì)算得到EC電機(jī)的轉(zhuǎn)速和比例電磁閥的打開(kāi)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(kāi)度=上次開(kāi)度*(1+控制權(quán)重*AU(t)); 步驟6,驅(qū)動(dòng)EC電機(jī)、比例電磁閥達(dá)到步驟5的計(jì)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(jì)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(gè)時(shí)間裕度；取每個(gè)時(shí)間裕度內(nèi)均分的 10個(gè)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(guò)去時(shí)間最長(zhǎng) 的采樣值；根據(jù)下式計(jì)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(jì)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(jì)算盤(pán)管溫度Tp以及盤(pán)管溫度與房間溫度的差值Λ Tp ;設(shè)多次 采樣計(jì)算得到的房間溫度分別為T(mén)ri，i = 1，2, 3,…η，則多次采樣計(jì)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(jì)算各Λ Ti之和。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)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(shí)器定時(shí)對(duì)盤(pán)管溫度、房間溫度、EC電機(jī)轉(zhuǎn)速、比例電磁閥開(kāi)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(guò)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(jī)和比例電磁閥的控制權(quán)重；計(jì)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(jì)算EC電機(jī)的轉(zhuǎn)速和比例電磁閥的打開(kāi)角度；最后驅(qū)動(dòng)EC電機(jī)和比例電磁閥達(dá)到所需值。本發(fā)明通過(guò)自整定離散PID算法來(lái)控制EC電機(jī)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(bǔ)充穩(wěn)定的狀態(tài)運(yùn)行。
【IPC分類(lèi)】F24F11-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104633863
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510059538
【發(fā)明人】周新生, 石永軍
【申請(qǐng)人】無(wú)錫市同舟電子實(shí)業(yè)有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日