一种应用于空气处理机组的温度控制方法和系统与流程

本发明涉及空调技术控制领域，尤指一种应用于空气处理机组的温度控制方法和系统。

背景技术：

科技住宅的快速发展，使得能源消耗问题得到了越来越多的重视。空调作为主要的能源消耗品，对其合理的控制对降低能耗具有重要意义。

现有技术中采用传统pid控制实现空气处理机组的节能控制不能适用于不同空气处理机组，而且现有技术中采用的单区间模糊控制稳态误差处理较差，并且精度不够。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种应用于空气处理机组的温度控制方法和系统，实现解决适用于不同空气处理机组，并且稳态误差处理良好，提升控制响应速率和精度。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种应用于空气处理机组的温度控制方法，包括步骤：

获取空气处理机组的上一周期内的上一送风温度、目标送风温度以及当前周期内的当前送风温度；

根据所述上一送风温度、目标送风温度以及当前送风温度，计算得到当前送风温度差值和送风温度差值变化率；

根据所述当前送风温度差值和送风温度差值变化率进行模糊分割得到对应的区间，并生成对应的模糊控制表；

根据所述模糊控制表和区间查询得到对应的控制量，根据所述控制量控制空气处理机组的运行参数。

进一步的，所述根据所述上一送风温度、目标送风温度以及当前送风温度，计算得到当前送风温度差值和送风温度差值变化率具体包括步骤：

计算所述当前送风温度与所述目标送风温度得到当前周期对应的当前送风温度差值；

计算所述上一送风温度与所述目标送风温度得到上一周期对应的上一送风温度差值；

根据所述当前送风温度差值和所述上一送风温度差值计算得到上一周期与当前周期的送风温度差值变化率。

进一步的，所述根据所述当前送风温度差值和送风温度差值变化率进行模糊分割得到对应的区间，并生成对应的模糊控制表具体包括步骤：

将所述当前送风温度差值进行模糊分割得到预设数量的模糊区间；

根据所述当前送风温度差值和送风温度差值变化率定义对应的论域区间；

根据所述模糊区间、所述论域区间生成对应的模糊控制表。

进一步的，所述根据所述模糊区间、所述论域区间生成对应的模糊控制表具体包括步骤：

根据所述当前送风温度差值、送风温度差值变化率设置对应的模糊规则，并确定对应的隶属度函数；

根据所述模糊区间、论域区间、模糊规则和隶属度函数生成对应的模糊控制表。

进一步的，所述根据所述模糊控制表和区间查询得到对应的控制量，根据所述控制量控制空气处理机组的运行参数具体包括步骤：

根据所述当前送风温度差值、所述送风温度差值变化率和所述模糊控制表进行解模糊计算得到对应的输出值；

根据所述输出值计算得到开度控制量，根据所述开度控制量控制所述电子膨胀阀的工作状态。

本发明还提供一种应用于空气处理机组的温度控制系统，包括：

温度采集模块，用于获取当前周期内空气处理机组的当前送风温度；

温度获取模块，用于获取目标送风温度，以及空气处理机组的上一周期内空气处理机组的上一送风温度；

偏差值计算模块，用于根据所述上一送风温度、目标送风温度以及当前送风温度，计算得到当前送风温度差值和送风温度差值变化率；

模糊处理模块，用于根据所述当前送风温度差值和送风温度差值变化率进行模糊分割得到对应的区间，并生成对应的模糊控制表；

模糊控制模块，用于根据所述模糊控制表和区间查询得到对应的控制量，根据所述控制量控制空气处理机组的运行参数。

进一步的，所述偏差值计算模块包括：

差值计算单元，用于计算所述当前送风温度与所述目标送风温度得到当前周期对应的当前送风温度差值；以及，计算所述上一送风温度与所述目标送风温度得到上一周期对应的上一送风温度差值；

变化率计算单元，用于根据所述当前送风温度差值和所述上一送风温度差值计算得到上一周期与当前周期的送风温度差值变化率。

进一步的，所述模糊处理模块包括：

模糊区间分割单元，用于将所述当前送风温度差值进行模糊分割得到预设数量的模糊区间；

等级区间分割单元，用于根据所述当前送风温度差值和送风温度差值变化率定义对应的论域区间；

模糊控制表生成单元，用于根据所述模糊区间、所述论域区间生成对应的模糊控制表。

进一步的，所述模糊控制表生成单元包括：

设置子单元，用于根据所述当前送风温度差值、送风温度差值变化率设置对应的模糊规则，并确定对应的隶属度函数；

生成子单元，用于根据所述模糊区间、论域区间、模糊规则和隶属度函数生成对应的模糊控制表。

进一步的，所述模糊控制模块包括：

查询单元，用于根据所述当前送风温度差值、所述送风温度差值变化率和所述模糊控制表进行解模糊计算得到对应的输出值；

控制单元，用于根据所述输出值计算得到开度控制量，根据所述开度控制量控制所述电子膨胀阀的工作状态。

通过本发明提供的一种应用于空气处理机组的温度控制方法和系统，能够解决适用于不同空气处理机组，并且稳态误差处理良好，提升控制响应速率和精度。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种应用于空气处理机组的温度控制方法和系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种应用于空气处理机组的温度控制方法的一个实施例的流程图；

图2是本发明一种应用于空气处理机组的温度控制方法的另一个实施例的流程图；

图3是本发明一种应用于空气处理机组的温度控制方法的另一个实施例的流程图；

图4是本发明一种应用于空气处理机组的温度控制方法的一个实例的流程图；

图5是本发明一种应用于空气处理机组的温度控制系统的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本发明的一个实施例，如图1所示，一种应用于空气处理机组的温度控制方法，包括步骤：

s100获取空气处理机组的上一周期内的上一送风温度、目标送风温度以及当前周期内的当前送风温度；

具体的，空气处理机组包括新风处理机组和空调处理机组。新风机组是用来处理新风的，新风用来保证室内空气的质量，并补充室内排风。由于风机盘管没有新风口，所以需要新风机提供。新风机组提供的经过处理的新风和经过风机盘管处理过的回风，或者是先混合再由风机盘管处理，然后送入房间内。新风机组主要处理室外空气，而空调机组用于处理经过新风机处理的空气，但是新风机可以有回风，也可以有新风，其目的都是为了更好的调节温度和湿度等参数。新风机组一般来说不承担空调区域的热湿负荷，主要功能就是送新风，新风机组一般控制送风温湿度。

空气处理机组上电后，空气处理机组的主控板进行实时采集当前周期内的当前送风温度，而目标送风温度由用户事先写入主控板，此外，由于空气处理机组上电后能够周期性实时采集每个周期内的送风温度，因此，主控板能够储存记录上一周期内的上一送风温度。

s200根据上一送风温度、目标送风温度以及当前送风温度，计算得到当前送风温度差值和送风温度差值变化率；

s300根据当前送风温度差值和送风温度差值变化率进行模糊分割得到对应的区间，并生成对应的模糊控制表；

s400根据模糊控制表和区间查询得到对应的控制量，根据控制量控制空气处理机组的运行参数。

具体的，获取空气处理机组的送风温度t_send和目标送风温度t_target，送风温度包括上一周期的上一送风温度t_send(ti)和当前周期的当前送风温度t_send(ti+1)。根据上一送风温度t_send(ti)、当前送风温度t_send(ti+1)和目标送风温度t_target计算得到当前送风温度差值e_send和送风温度差值变化率ec_send。然后，根据当前送风温度差值进行模糊分割得到对应数量个区间，不同区间使用不同的模糊控制表，即总共使用多个模糊控制表实现对送风温度的多区间模糊控制。

本发明采用基于模糊算法控制空气处理机组，使空气处理机组在送风控制状态中更加稳定，并且可以有效地抑制空气处理机组的非线性情况，在控制过程中，多区间的模糊算法控制可以不断地检测误差的变化以及误差的实时反馈，使控制效果达到理想化。将空气处理机组的整个区间划分成了不同的模糊控制区，相比单一模糊控制，系统超调显著降低，调节时间明显缩短。针对不同模糊控制区内的控制，结合各模糊控制区的特性，扬长避短，可靠并易于实现，大大缩短了产品开发周期。

本发明的一个实施例，如图2所示，一种应用于空气处理机组的温度控制方法，包括步骤：

s100获取空气处理机组的上一周期内的上一送风温度、目标送风温度以及当前周期内的当前送风温度；

s210计算当前送风温度与目标送风温度得到当前周期对应的当前送风温度差值；

s220计算上一送风温度与目标送风温度得到上一周期对应的上一送风温度差值；

s230根据当前送风温度差值和上一送风温度差值计算得到上一周期与当前周期的送风温度差值变化率；

具体的，获取空气处理机组的目标送风温度t_target、上一送风温度t_send(ti)和当前送风温度t_send(ti+1)后，根据上一送风温度t_send(ti)与目标送风温度t_target计算得到上一周期对应的上一送风温度差值，即上一送风温度差值e_send(i)＝t_send(ti)－t_target。同理，根据当前送风温度t_send(ti+1)与目标送风温度t_target计算得到当前周期对应的当前送风温度差值，即当前送风温度差值e_send(i+1)＝t_send(ti+1)－t_target。

根据上述方式计算得到上一送风温度差值e_send(i)和当前送风温度差值e_send(i+1)后，根据上一送风温度差值e_send(i)和当前送风温度差值e_send(i+1)得到上一周期与当前周期的送风温度差值变化率ec_send＝(e_send(i)/e_send(i+1))。然后，根据当前送风温度差值进行模糊分割得到对应数量个区间，不同区间使用不同的模糊控制表，即总共使用多个模糊控制表实现对送风温度的多区间模糊控制。

s310将当前送风温度差值进行模糊分割得到预设数量的模糊区间；

s320根据当前送风温度差值和送风温度差值变化率定义对应的论域区间；

s330根据模糊区间、论域区间生成对应的模糊控制表；

具体的，根据计算得出的当前送风温度差值e_send，定义预设数量个模糊区间，根据当前送风温度差值e_send定义五个模糊区间，分别为区间一：e_send＜-rang_value_a；区间二：-rang_value_a≤e_send＜-rang_value_b；区间三：-rang_value_b≤e_send＜rang_value_c；区间四：rang_value_c≤e_send＜rang_value_d；区间五：rang_value_d≤e_send。

将当前送风温度差值e_send(i+1)和送风温度差值变化率ec_send作为模糊控制的输入变量，定义输出变量u为空气处理机组中再热电子膨胀阀的调节值即电子膨胀阀的开度控制量作为输出变量。根据当前送风温度差值和送风温度差值变化率定义对应的输入变量论域区间，根据空气处理机组中再热电子膨胀阀的调节值即电子膨胀阀的开度控制量定义对应的输出变量论域区间。一般，定义输入变量的论域为7级，输出变量的论域7级，且输入变量和输出变量的论域分别为{a，b，c，d，e，f，g}，其对应的量化因子分别为ke、kec、ku,考虑到空气处理机组的多非线性，实际量化处理时对其值采用四舍五入对应到论域范围内整数值。

通过上述方式获得模糊区间、论域区间后，根据实验人员经验、第三方工具(matlab模糊工具箱)及焓差实验室测试情况确定得出模糊控制表，并在测试过程中不断修正模糊控制表，最终得出与本系统相匹配的模糊控制表。

s400根据模糊控制表和区间查询得到对应的控制量，根据控制量控制空气处理机组的运行参数。

本实施例与上述实施例相同的部分在此不再一一赘述。本实施例中，本发明针对空气处理机组，使用了多种模糊控制规则和策略，既保留了单一模糊控制输出的快速相应特性，又使空气处理机组系统在目标值附近满足快速响应需求，增强了系统控制的健壮性。本发明的多区间模糊控制方法，针对各区间本身所具有的特性使用独立的模糊控制表，在不同的区间其模糊规则各自相异，最终通过调节再热电子膨胀阀实现对送风温度的稳定控制，避免单一模糊控制算法的频繁波动。

本发明的一个实施例，如图3所示，一种应用于空气处理机组的温度控制方法，包括步骤：

s100获取空气处理机组的上一周期内的上一送风温度、目标送风温度以及当前周期内的当前送风温度；

s210计算当前送风温度与目标送风温度得到当前周期对应的当前送风温度差值；

s220计算上一送风温度与目标送风温度得到上一周期对应的上一送风温度差值；

s230根据当前送风温度差值和上一送风温度差值计算得到上一周期与当前周期的送风温度差值变化率；

s310将当前送风温度差值进行模糊分割得到预设数量的模糊区间；

s320根据当前送风温度差值和送风温度差值变化率定义对应的论域区间；

s331根据当前送风温度差值、送风温度差值变化率设置对应的模糊规则，并确定对应的隶属度函数；

s332根据模糊区间、论域区间、模糊规则和隶属度函数生成对应的模糊控制表；

具体的，获得当前送风温度差值、送风温度差值变化率后，根据实验人员经验确定模糊规则(如表1所示)，并确定对应的隶属度函数，隶属度函数包括但是不限于吊钟形隶属度函数、三角形隶属度函数、梯形隶属度函数，优选的，模糊隶属度函数选用三角形隶属度函数，使系统快速响应。此外，根据模糊区间、论域区间、模糊规则和隶属度函数，利用第三方工具及开发人员在测试过程中对参数的修正得出本系统相匹配的模糊控制表。

表1-模糊规则s410根据当前送风温度差值、送风温度差值变化率和模糊控制表进行解模糊计算得到对应的输出值；

s420根据输出值计算得到开度控制量，根据开度控制量控制电子膨胀阀的工作状态；

具体的，根据当前送风温度差值、送风温度差值变化率和模糊控制表进行解模糊计算得到对应的输出值，将解模糊后的输出值输入至下列公式(1)中计算得实际的电子膨胀阀步数step即电子膨胀阀的开度控制量：

step＝rstep0+ku*u(1)

其中，rstep0为电子膨胀阀在上一周期步数(例如空气处理机组刚开机时其初始开度值为30步)，u是空气处理机组中电子膨胀阀的开度控制量，ku为其论域对应的量化因子。

具体的，电子膨胀阀的步数是电子膨胀阀的开度单位。电子膨胀阀开度的调节一般都是按“步”来计算的，由于电子膨胀阀的调节结构是一个步进电机，所以把步进电机转动的最小角度范围称为一步。根据上述公式计算得到电子膨胀阀的开度控制量后，根据实时计算得到的开度控制量控制电子膨胀阀的工作状态，从而控制空气处理机组的运行参数。最终将生成的模糊控制表保存至微处理芯片中，通过实验室的反复验证与修改，得出此空气处理机组最终的模糊控制表。查询当前区间的模糊控制表所得的输出值，根据输出值进行计算得到电子膨胀阀的执行针阀开度即空气处理机组中电子膨胀阀的开度控制量。

本实施例与上述实施例相同的部分在此不再一一赘述。空气处理机组的控制特点包括多变量、非线性、强耦合、大延迟、纯滞后、时变等，其应用的地区和运行环境复杂。电子膨胀阀的开度影响着众多的参数，如过热度、过冷度和压缩机压比。一般而言，电子膨胀阀的开度控制是作为空气处理机组的重要控制参数。本实施例中，本发明针对空气处理机组，使用了多种模糊控制规则和策略，既保留了单一模糊控制输出的快速相应特性，又使空气处理机组系统在目标值附近满足快速响应需求，增强了系统控制的健壮性。本发明的多区间模糊控制方法，针对各区间本身所具有的特性使用独立的模糊控制表，在不同的区间其模糊规则各自相异，最终通过调节再热电子膨胀阀实现对送风温度的稳定控制，避免单一模糊控制算法的频繁波动。此外，多区间智能控制送风温度，智能调节电子膨胀阀的开度，能够智能适应各种运行工况，使空气处理机组能够更加稳定、高效的运行。

示例性的，如图4所示，一种应用于空气处理机组的温度控制方法，包括步骤：

s1、采集空气处理机组的送风温度t_send。

机组上电后，空气处理机组主控板实时采集送风温度值。

s2、判断是否达到执行周期，若是，进入步骤s3，否则，返回步骤s1。

s3、计算当前送风温度差值e_send及送风温度差值变化率ec_send。

s4、根据当前送风温度差值e_send，定义五个模糊区间，分别为区间一：e_send＜-rang_value_a；区间二：-rang_value_a≤e_send＜-rang_value_b；区间三：-rang_value_b≤e_send＜rang_value_c；区间四：rang_value_c≤e_send＜rang_value_d；区间五：rang_value_d≤e_send。

s5、根据定义的模糊区间特性查询当前模糊区间对应的模糊控制表。

s6、根据查询得出的输出值计算得到当前电子膨胀阀的开度控制量。

本发明采用区段控制，在传统控制曲线的基础上，将运行范围进行分段，结合模糊控制思想进行多区间智能控制送风温度，运用不确定不精确的模糊信息来实现精确有效的控制，具有全工况范围内的运行平稳、能力优化、超低温制热效果强等优点。

本发明的一个实施例，如图5所示，一种应用于空气处理机组的温度控制系统，包括：

温度采集模块10，用于获取当前周期内空气处理机组的当前送风温度；

温度获取模块20，用于获取目标送风温度，以及空气处理机组的上一周期内空气处理机组的上一送风温度；

偏差值计算模块30，用于根据上一送风温度、目标送风温度以及当前送风温度，计算得到当前送风温度差值和送风温度差值变化率；

模糊处理模块40，用于根据当前送风温度差值和送风温度差值变化率进行模糊分割得到对应的区间，并生成对应的模糊控制表；

模糊控制模块50，用于根据模糊控制表和区间查询得到对应的控制量，根据控制量控制空气处理机组的运行参数。

基于前述实施例，偏差值计算模块30包括：

差值计算单元，用于计算当前送风温度与目标送风温度得到当前周期对应的当前送风温度差值；以及，计算上一送风温度与目标送风温度得到上一周期对应的上一送风温度差值；

变化率计算单元，用于根据当前送风温度差值和上一送风温度差值计算得到上一周期与当前周期的送风温度差值变化率。

基于前述实施例，模糊处理模块40包括：

模糊区间分割单元，用于将当前送风温度差值进行模糊分割得到预设数量的模糊区间；

等级区间分割单元，用于根据当前送风温度差值和送风温度差值变化率定义对应的论域区间；

模糊控制表生成单元，用于根据模糊区间、论域区间生成对应的模糊控制表。

基于前述实施例，模糊控制表生成单元包括：

设置子单元，用于根据当前送风温度差值、送风温度差值变化率设置对应的模糊规则，并确定对应的隶属度函数；

生成子单元，用于根据模糊区间、论域区间、模糊规则和隶属度函数生成对应的模糊控制表。

基于前述实施例，模糊控制模块50包括：

查询单元，用于根据当前送风温度差值、送风温度差值变化率和模糊控制表进行解模糊计算得到对应的输出值；

控制单元，用于根据输出值计算得到开度控制量，根据开度控制量控制电子膨胀阀的工作状态。

具体的，本实施例是上述方法实施例对应的装置实施例，具体效果参见上述方法实施例，在此不再一一赘述。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。