、极值搜索、对比最优工况、神经元拟合以及自学习数据更新的方法提出了一套完整的适合所有热栗最优压力控制的控制方法，该控制系统应用于控制器内可实现对实际运行热栗最优压力的实时控制。极值搜索(ESC)方法通过在待寻优目标增加激励函数依次滤波解调的方法避免了不同热栗模型重新建模的麻烦;经验关联式给极值搜索提供初值的方法又大大提高了极值搜索的寻优效率;两次获得的压力对应的COP进行比较，选取最优，避免了极值搜索过程产生误差或坏点的可能；自学习数据库的形式使得热栗机组持续运行动态过程的最优工况越加精确;神经元网络拟合的方法避免了出现数据库中没有对应值时候无法获取最优压力的情况;最后，按时间年限重新寻优避免了机组老化而产生的最优工况偏离的现象。这样的控制方法，使得跨临界CO2热栗实际动态运行于最优工况，满足最大节能运行。
[0025]本发明中所指的可针对不同类型热栗，是因为数据库是在拟合值基础上系统运行时候自动生成的对应当前热栗和当前状态的最新数据库。
【附图说明】
[0026]图1为以环境温度、出水温度建立的记录最优压力和COP的数据库；
[0027]图2为实际工况点落于数据库中的投影位置示意图。
【具体实施方式】
[0028]本发明一种跨临界CO2热栗最优压力的控制方法，包括以下步骤:
[0029]第一步:建立原始数据库:根据环境温度最小值Tairl、环境温度最大值Tair2、出水温度最小值Tcmt,wl、出水温度最大值Tciut,w2以及温度测量精度ΔΤ，建立一个离散的数据库(如图1所示)。并根据经验关联式PoPt,W= 54.6-0.53Tair+0.31Tout,w+0.006Tair2+0.018Tair XTciut,w计算所有数据库中环境温度和出水温度对应的跨临界CO2热栗最优压力Pcipt,w，建立一个以[Tairl，Tair2]、[Tcmt, wl，Tciut, w2]为区间，△ T为温度间隔的一个初始最优压力数据库，该数据库作为原始数据库。其中=Tair为环境温度，Tciut,w为出水温度;-20°C < Tair < 30°C O
[0030]第二步:以极值搜索的方法对初始数据库中的数据进行更新完善，得到当前热栗状态下的最新数据库;且极值搜索的初始值为第一步原始数据库中的目标值。极值搜索方法如下:测试排气压力的开环跃阶响应来估计系统输入状态参数的热力学特性(这里的系统输入参数为一切可能引起排气压力发生变化的系统输入的函数总和)，并获得测量设备的噪声频谱，根据排气压力的热力学特性确定对应通道高频正弦扰动信号的频率，选择高通和低通的截止频率和响应的顺序来实现衰减的抑制频带，确定高频正弦信号的振幅，保证扰动输出不受到同频噪音的干扰，确定高频正弦信号相位角，补偿输入和输出的热动力学特性以及高频滤波器特性所造成交叉直流信号解调过程引起的相位延迟。选定以上函数参数之后，依次对数据库中已有的工况点采取极值搜索方法寻找最优值，搜索的初始值为数据库中已有的原始值。
[0031 ]第三步:根据极值搜索获得的最优压力值，提取压缩机排气温度自动获得压缩机排气状态焓值(h2)，同时依据测量参数依次获得吸气状态焓值(In)和气体冷却器出口焓值(h3)，那么COP^ozdhd/dhi);此外，原始数据库的最优压力对应的压缩机排气状态焓值(K2)，同时依据测量参数依次获得吸气状态焓值(hQ1)和气体冷却器出口焓值(hQ3)，则COP(。) = (ht)2-ho3)/(ho2_hoi)。最优性能系数COP(max) =max{COP(Esc)，COP(0)}，将COP(max)对应的压力值和COP值写入数据库;覆盖原始数据库，逐步将步骤一中对应温度区间内以Δ T步长所建立的所有温度点对应最优压力及COP写入原始数据库，获得一个新的数据库。
[0032]至此，完成对数据库的初始建立，在热栗实际运行时，根据实际工况的环境温度和出水温度，提取数据库中的最优压力值，使得热栗动态运行于最优工况。若数据库中没有实际工况点，则进行第四步。
[0033]第四步:在数据库中获得实际工况点(环境温度为Tair,act，出水温度为Tciu^act)附近的四个工况数据(见附图2)，假设分别为(Tai^TciuHj), (TairaHjciutAj)JTaira,Tout,W，j-1 )，(Tair, i+1，Tout’w，j-1 )，其对应的取优压力值分力丨J为p(i，j)，p(i+l，j)，p(i，j-1)，p(i+l，j-1) o
此时依据神经元网络思想，利用一阶拟合公式，实际工况点的最优压力值为，PwuaIiy =
[(Tair,act —Tair,i)5i<p(i,j)/ AT+(Tair,i + l —Tair,act)5i<p(i + l,j) / Δ T ] ( Tout, w, j —Tout, w, act ) / Λ T +[(Tair, act-Tair, i)*P(i,j-l)/ A T+( Tair, i + l_Tair, act )*P(i + l, j-1)/ A T ] * ( Tout, w, acfTout, w, j-1 ) / A T ；
获得实际工况点的最优压力后，提取排气温度，自动提取排气焓值hac;t,2、吸气状态焓值(hact, i )和气体冷却器出口焓值(hac；t, 3 )，计算实际工况点性能系数COPact = (hac；t, 2—hac；t, 3 ) /(hact,2-hact, I )。并将环境温度为Tair, act，出水温度为Tout, w, act的最优压力值Pactimlly和⑶Pact对应补充写入数据库，使得数据库据有自学习功能，不断完善数据库。
[0034]第五步:热栗机组运行一段时间后，可根据用户设定，tyear年之后以当前数据库为原始数据库，从第二步重复，再次进行极值搜索，更新数据库。以弥补机组老化等影响产生的最优工况偏离的情况。
【主权项】
1.一种跨临界CO2热栗最优压力的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步:根据环境温度最小值Tairl、环境温度最大值1^2、出水温度最小值Tcmt,W1、出水温度最大值Tout,w2以及温度测量精度△ T，建立一个离散的数据库； 第二步:对数据库中已有的工况点采取极值搜索方法寻找最优值，搜索的初始值为数据库中已有的原始值； 第三步:根据极值搜索获得的最优压力值，提取压缩机排气温度自动获得压缩机排气状态焓值匕，同时依据测量参数依次获得吸气状态焓值In和气体冷却器出口焓值h3，COP(Esc)=此外，原始数据库的最优压力对应的压缩机排气状态焓值ho2，同时依据测量参数依次获得吸气状态焓值h(n和气体冷却器出口焓值hQ3，则⑶PM = (hQ2-hQ3)/(h02-hQ1);最优性能系数 C0P(max)=max{C0P(ESo，C0P(。)}，将 COP(max)对应的压力值和 COP值写入数据库;覆盖原始数据库，逐步将步骤一中对应温度区间内以A T步长所建立的所有温度点对应最优压力及COP写入原始数据库，获得一个新的数据库； 在热栗实际运行时，根据实际工况的环境温度和出水温度，提取数据库中的最优压力值，使得跨临界CO2热栗动态运行于最优工况。2.根据权利要求1所述的一种跨临界CO2热栗最优压力的控制方法，其特征在于，第一步中建立离散的数据库后根据经验关联式Popt,w=54.6-0.53Tair + 0.31Tout,w+0.006Tair2 +0.018Tair X Tcmt, w计算所有数据库中环境温度和出水温度对应的跨临界⑶2热栗最优压力Pcipt,W，建立一个以[Tairl, Tair2]、[Tcmt,ν1，Τ_,ν2]为区间，Δ T为温度间隔的初始最优压力数据库，该数据库作为原始数据库;其中:Tair为环境温度，Tcmt,w为出水温度;-20°C < Tair < 30Γ。3.根据权利要求1所述的一种跨临界CO2热栗最优压力的控制方法，其特征在于，在热栗实际运行时，若数据库中没有实际工况点，则进行第四步: 第四步:在数据库中获得实际工况点(环境温度为Tair,act，出水温度为Tciu^act)附近的四个工况数据，分力U 为:(Tair,i，Tout,w,j)，( Tair, i + 1，Tout, w, j )，( Tair, i , Tout, w, j-1 )，( Tair, i + 1，Tout’w’j-1)，其对应的最优压力值分别为P(i,j)，P(i+l,j)，P(i,j-1)，P(i+l,j-1);利用一阶拟合公式，头际工况点的取优压力值为:Pactually — [ (Tair,act_Tair,i)*P(i,j) / Δ T+(Tair,i + l_Tair,act)*P(i+1, j)/ A T ] * ( Tout, w, j_Tout, w, act) / Δ T+[ (Tair,ac t—Tair,i)5l<P(i,j-1)/ Δ T+( Tair, i+l—Tair, act)p(i+1,j-D/ATWTcmt.w^t-TcmHj—0/ΔΤ;获得实际工况点的最优压力后，提取排气温度、排气焓值hac；t,2、吸气状态焓值hac；t,dP气体冷却器出口焓值hac；t,3，计算实际工况点性能系数COPact = (hact, 2—hact, 3 ) / (hact, 2-hact, I );并将环境温度为Tair, act，出水温度为Tout, w, act的最优压力值PactuaIly和COPact对应补充写入数据库；同时，本局计算的最优压力值PWlly使跨临界CO2热栗运行于最优工况。4.根据权利要求1所述的一种跨临界CO2热栗最优压力的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤: 跨临界CO2热栗机组运行至用户设定的年限后，以当前数据库为原始数据库，重复第二步和第三步，再次进行极值搜索，更新数据库;弥补机组老化影响产生的最优工况偏离的情况。
【专利摘要】本发明公开一种跨临界CO2热泵最优压力的控制方法，包括：第一步：建立数据库；第二步：对数据库中已有的工况点采取极值搜索方法寻找最优值，搜索的初始值为数据库中已有的原始值；第三步：根据极值搜索获得的最优压力值，计算对应的压力值和COP值，并写入数据库，覆盖原始数据库，逐步将所有的环境温度和出水温度对应最优压力及COP写入原始数据库，获得一个新的数据库；在热泵实际运行时，根据实际工况的环境温度和出水温度，提取数据库中的最优压力值，使得跨临界CO2热泵动态运行于最优工况。本发明可自适应外界干扰及不同热泵类型，确保系统实际运行于最优状态。
【IPC分类】F24H4/02, F25B49/02
【公开号】CN105698454
【申请号】CN201610141187
【发明人】曹锋, 殷翔, 杨东方
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年3月11日