一种基于自整定离散pid算法的中央空调控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于中央空调控制器领域，具体涉及一种基于自整定离散PID算法的中央 空调控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前大部分的中央空调控制器所采用的电机为三档抽头电机、PG电机或BLDC电 机，水阀为二线制或三线制的电磁阀，采用的控制算法有ON-OFF、PI调节控制等。
[0003] 采用ON-OFF控制方式的空调，存在房间温度波动大，舒适性不高等缺点，其控制 方式如图1所示。这种控制方式下，当房间温度Tr下降到Ts-Λ T时，水阀会关闭，当Tr回 升时，会一直升到Ts+Λ T时，此时水阀才会打开，由于温度的惯性，此时房间温度Tr还会上 升一点，然后才会下降。这种ON-OFF控制方式会使房间的温度剧烈地变化，有较大的过控 行为。
[0004] 采用PI调节控制的控制器也存在比较多的问题，系统适应性不高，在某种场合有 比较好的控制效果，更换到其它场合后会出现较大的过控行为，甚至在某些极端情况下会 出现振荡，还需要针对的PI参数调整，不具备通用性。另外，采用PI同时调节变流量和变 风量时，会出现不匹配的情况，造成室内温度的大幅波动。传统的PID算法如图2所示，其 中Kp是比例系数，Ki是微分系数，Kd是积分系数。
【发明内容】
[0005] 针对现有的中央空调控制器的控制算法中存在的上述问题，本发明提出了一种基 于自整定离散PID算法的中央空调控制方法。
[0006] 为达上述的目的及功效，本发明采用以下技术内容：
[0007] -种基于自整定离散PID算法的中央空调控制方法，包括如下步骤：
[0008] 步骤1，定义多个时间裕度，采用定时器在各时间裕度到来时对盘管温度、房间温 度、EC电机转速、比例电磁阀开度信息进行采样，并进行滤波处理，得到有效的采样值；
[0009] 步骤2,对盘管温度和房间温度的采样值进行加权计算得到房间温度和盘管温度， 将房间温度与设定值进行比较计算得到差值，将盘管温度与房间温度进行比较计算得到差 值；重复上述步骤，将多次采样得到的房间温度差值进行累加计算；
[0010] 步骤3,判断系统的工作状态，包括步骤3-1至3-4;步骤3-1，判断是否到达控制 时间，如果到达控制时间，进行步骤3-2,如果没有到达控制时间，进行步骤7;步骤3-2,根 据房间温度差值的累加值判断系统是否振荡，如果振荡，进行步骤3-3,如果没有振荡，进行 步骤3-4 ;步骤3-3,判断是否有参数可调，如果有，进行步骤4,如果没有，调整时间裕度并 重新计算各参数，然后进行步骤4 ;步骤3-4,判断系统是否最优，如果是已是最优，进行步 骤7,如果不是最优，进行步骤4 ;
[0011] 步骤4,根据步骤2的计算值对PID参数Kp、Ki、Kd和控制权重Kq的整定系数表 进行查询，得到需要调整的比例系数Κρ、积分系数Ki、微分系数Kd，以及EC电机和比例电磁 阀的控制权重Kq ;各整定系数表如下：
[0012] PID整定参数中的比例系数Kp表为：
[0013]
【主权项】
1. 一种基于自整定离散PID算法的中央空调控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，定义多个时间裕度，采用定时器在各时间裕度到来时对盘管温度、房间温度、EC 电机转速、比例电磁阀开度信息进行采样，并进行滤波处理，得到有效的采样值； 步骤2,对盘管温度和房间温度的采样值进行加权计算得到房间温度和盘管温度，将房 间温度与设定值进行比较计算得到差值，将盘管温度与房间温度进行比较计算得到差值； 重复上述步骤，将多次采样得到的房间温度差值进行累加计算； 步骤3,判断系统的工作状态，包括步骤3-1至3-4 ; 步骤3-1，判断是否到达控制时间，如果到达控制时间，进行步骤3-2,如果没有到达控 制时间，进行步骤7; 步骤3-2,根据房间温度差值的累加值判断系统是否振荡，如果振荡，进行步骤3-3,如 果没有振荡，进行步骤3-4; 步骤3-3,判断是否有参数可调，如果有，进行步骤4,如果没有，调整时间裕度并重新 计算各参数，然后进行步骤4; 步骤3-4,判断系统是否最优，如果是已是最优，进行步骤7,如果不是最优，进行步骤 4 ； 步骤4,根据步骤2的计算值对PID参数Kp、Ki、Kd和控制权重Kq的整定系数表进行 查询，得到需要调整的比例系数Κρ、积分系数Ki、微分系数Kd，以及EC电机和比例电磁阀的 控制权重Kq ;各整定系数表如下： PID整定参数中的比例系数Kd表为：
PID整定参数中的积分系数Ki表为：
PID整定参数中的微分系数Kd表为:_
控制权重Kq表为-
上述各表中，Λ T表示房间温度差值，Λ Tp表示盘管温度差值； 步骤5,计算温度偏差Λ e (t)及其积分值1/S和微分值d Λ e (t)/dt，根据步骤4确定 的参数，按下列公式计算得到EC电机的转速和比例电磁阀的打开角度； Δ U (t) = Κρ* Δ e(t)+Ki*l/S+Kd*d Δ e(t)/dt ; EC转速=上次EC转速*(1+控制权重*AU(t)); 阀开度=上次开度*(1+控制权重*AU(t)); 步骤6,驱动EC电机、比例电磁阀达到步骤5的计算值； 步骤7,控制结束。
2.根据权利要求1所述的基于自整定离散PID算法的中央空调控制方法，其特征在于， 所述步骤1和步骤2中的具体计算方法为： 定义1〇8、2〇8、4〇8、1111；[11、2111；[11、5111；[11、1〇111；[11共7个时间裕度；取每个时间裕度内均分的 10个房间温度采样值Tl~Τ10,其中，Tl表示最近一次的采样值，TlO表示过去时间最长 的采样值；根据下式计算房间温度 Tr :Tr = (10*T1+9*T2+8*T3+7*T4+6*T5+5*T6+4*T7+3*T 8+2*T9+T10)/55 ;设Ts为设定温度，根据下式计算房间温度与设定温度的差值Λ T : Λ T = Tr-Ts I ;采用同样的方法，计算盘管温度Tp以及盘管温度与房间温度的差值Λ Tp ;设多次 采样计算得到的房间温度分别为Tri，i = 1，2, 3,…η，则多次采样计算得到的房间温度差 值分别记为Δ Ti = I Tri-Ts I，i = 1，2, 3,…η,计算各Λ Ti之和。
【专利摘要】本发明公开了一种基于自整定离散PID算法的中央空调控制方法，采用定时器定时对盘管温度、房间温度、EC电机转速、比例电磁阀开度信息进行采样，并进行滤波处理，得到有效的采样值；通过采样信息的变化判断系统的工作状态；然后根据自整定系数表格，查表得到需要调整的比例系数、积分系数、微分系数，以及EC电机和比例电磁阀的控制权重；计算温度偏差、积分值和微分值，并依据查表得到的系数计算EC电机的转速和比例电磁阀的打开角度；最后驱动EC电机和比例电磁阀达到所需值。本发明通过自整定离散PID算法来控制EC电机和比例电磁阀，即控制空调系统的冷量和风量，可以使房间快速达到目标设定温度，且可以使系统保持在冷量消耗和补充稳定的状态运行。
【IPC分类】F24F11-00
【公开号】CN104633863
【申请号】CN201510059538
【发明人】周新生, 石永军
【申请人】无锡市同舟电子实业有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月4日