本發(fā)明涉及家用電器，尤其涉及一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制通常采用pid控制器。pid控制的難點(diǎn)在于其參數(shù)的調(diào)節(jié)，包括比例、微分和積分，這些參數(shù)的設(shè)置直接關(guān)系到溫度控制的精度。此外，傳統(tǒng)pid控制器在處理非線性系統(tǒng)的控制時能力較弱，響應(yīng)速度較慢，難以快速適應(yīng)溫度變化。

2、目前，已有的節(jié)能控制方法和系統(tǒng)，例如專利cn111520883，名為《一種基于目標(biāo)房間負(fù)荷預(yù)測的空調(diào)控制方法及系統(tǒng)》，提出了一種空調(diào)房間負(fù)荷預(yù)測方法。該發(fā)明包括設(shè)備端系統(tǒng)和云端系統(tǒng)：設(shè)備端系統(tǒng)包括空調(diào)和安裝在空調(diào)控制板中的通訊模塊、數(shù)據(jù)采集模塊；云端系統(tǒng)包括負(fù)荷模型建立和制熱、制冷能力預(yù)測。通訊模塊將數(shù)據(jù)采集模塊采集的各個數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器。在云服務(wù)器根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)建立目標(biāo)房間負(fù)荷預(yù)測模型，計(jì)算得到模型權(quán)重，通過目標(biāo)房間負(fù)荷預(yù)測模型根據(jù)實(shí)時采集的數(shù)據(jù)預(yù)測得到所述第一瞬時制熱制冷的能力，通訊模塊將云端下發(fā)的制熱制冷能力下發(fā)給控制模塊，通過控制模塊調(diào)整空調(diào)總的制冷制熱能力，從而減少能源消耗。

3、然而，該系統(tǒng)只是通過改變設(shè)定溫度并未直接控制壓縮頻率，其局限性如下：首先，它僅適用于多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，不適用于一般家用空調(diào)，限制了其使用場景；其次，系統(tǒng)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，這增加了計(jì)算和存儲成本，并對不同場景的適應(yīng)性和通用性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，本發(fā)明基于梯度下降原理，旨在實(shí)現(xiàn)對空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)行頻率的高效、準(zhǔn)確和實(shí)時計(jì)算。該方法對空調(diào)運(yùn)行iot數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性；通過降溫曲線擬合，預(yù)測室內(nèi)溫度的變化；根據(jù)曲線梯度計(jì)算，確定壓縮機(jī)頻率。與傳統(tǒng)的pid控制方法相比，本方法能夠消除調(diào)節(jié)頻率時的滯后性，減少因過度除濕和溫度過調(diào)引起的能源浪費(fèi)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

3、一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，包括以下步驟：

4、步驟1，數(shù)據(jù)采集：通過傳感器獲得空調(diào)所在房間溫度、濕度以及空調(diào)自身運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時上傳至云端處理；

5、步驟2，數(shù)據(jù)預(yù)處理，對步驟1中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判定數(shù)據(jù)是否存在缺失值，是否存在異常值；

6、步驟3，對通過步驟2數(shù)據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度曲線擬合；

7、步驟4，對步驟3中溫度曲線擬合后的計(jì)算的梯度，根據(jù)梯度在時間窗口期內(nèi)進(jìn)行升頻和降頻判斷；

8、步驟5，對步驟4中計(jì)算得到的梯度和前一窗口進(jìn)行比較，計(jì)算得到壓縮機(jī)頻率值。

9、進(jìn)一步方案為，所述步驟2中，具體判定規(guī)則如下：

10、步驟2.1計(jì)算缺失值數(shù)量，若缺失值數(shù)量占比大于總數(shù)的80％，則刪除該條數(shù)據(jù)；

11、步驟2.2判斷步驟2.1中特征缺失值的類型，若缺失值為類別型特征使用眾數(shù)填充缺失值，否則使用均值填充缺失值；

12、步驟2.3使用四分位數(shù)法去除異常值，對每天的采樣數(shù)據(jù)按照特征維度分別處理，進(jìn)行大小排序后將數(shù)據(jù)分為相等的4個部分，計(jì)算iqr(上四分位數(shù)q3與下四分位數(shù)q1之差)：

13、iqr＝q3-q1

14、將數(shù)據(jù)分布在區(qū)間[-∞,q1-3*iqr]和[q3+3*iqr,+∞]的數(shù)據(jù)去除。

15、進(jìn)一步方案為，所述步驟3中，對數(shù)據(jù)預(yù)處理后的室內(nèi)溫度進(jìn)行曲線擬合，包括指數(shù)模型、非線性變換、時間窗口計(jì)算。

16、進(jìn)一步方案為，指數(shù)模型：采用指數(shù)模型擬合降溫過程中的曲線，模型表達(dá)式為：

17、δt＝t0·e-t/a

18、其中δt為初始溫差，t0為初始溫度值，e-t/a為計(jì)算系數(shù)。

19、進(jìn)一步方案為，所述非線性變換，先將非線性函數(shù)轉(zhuǎn)換為線性函數(shù)進(jìn)行回歸分析；

20、

21、如下所示以最小化誤差平方誤差和作為目標(biāo)：

22、

23、通過梯度下降法求得a，具體方式如下所示：

24、

25、進(jìn)一步方案為，所述時間窗口計(jì)算為每次擬合計(jì)算的時間窗口長度。

26、進(jìn)一步方案為，所述步驟4中，指數(shù)模型δt＝t0·e-t/a擬合降溫曲線，計(jì)算前后2次擬合的溫差δt(k-1)和δt(k)；

27、根據(jù)δt(k-1)和δt(k)的比值來判斷調(diào)頻后的溫降效果，根據(jù)此溫降效果調(diào)整所需要運(yùn)行的頻率的改變量δf，如下所示：

28、其中f0為固定系數(shù)12；

29、該次下發(fā)壓縮機(jī)頻率f(k)計(jì)算方法為通過前一次壓縮機(jī)率f(k-1)和頻率增量δf確定，具體為f(k)＝f(k-1)±δf，其中δf的正負(fù)由溫度的改變符號確定。

30、本發(fā)明的有益效果在于：

31、實(shí)時控制與穩(wěn)定性：能夠?qū)照{(diào)壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)在各種環(huán)境變化下均能保持優(yōu)良的魯棒性和穩(wěn)定性。

32、自適應(yīng)頻率調(diào)整：通過自適應(yīng)機(jī)制智能調(diào)整開機(jī)頻率和運(yùn)行頻率，確保空調(diào)系統(tǒng)始終以最節(jié)能的模式運(yùn)行，優(yōu)化能耗表現(xiàn)。

33、溫度預(yù)測與曲線優(yōu)化：結(jié)合室內(nèi)溫度的實(shí)時預(yù)測和降溫曲線的梯度分析，動態(tài)控制壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率。這種方法不僅提高了能效，還通過不斷優(yōu)化運(yùn)行曲線，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)溫度更平滑地達(dá)到設(shè)定值，增強(qiáng)了用戶的舒適體驗(yàn)。

34、舒適感提升：與傳統(tǒng)控制方法相比，本發(fā)明能夠更平滑地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，減少了溫度波動帶來的不適感，從而顯著提升了用戶的體感舒適度。

技術(shù)特征：

1.一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，其特征在于，所述步驟2中，具體判定規(guī)則如下：

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，其特征在于，所述步驟3中，對數(shù)據(jù)預(yù)處理后的室內(nèi)溫度進(jìn)行曲線擬合，包括指數(shù)模型、非線性變換、時間窗口計(jì)算。

4.如權(quán)利要求3所述的一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，其特征在于，采用指數(shù)模型擬合降溫過程中的曲線，模型表達(dá)式為：

5.如權(quán)利要求3所述的一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，其特征在于，所述非線性變換，先將非線性函數(shù)轉(zhuǎn)換為線性函數(shù)進(jìn)行回歸分析；

6.如權(quán)利要求3所述的一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，其特征在于，所述時間窗口計(jì)算為每次擬合計(jì)算的時間窗口長度。

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，其特征在于，所述步驟4中，指數(shù)模型δt＝t0·e-t/a擬合降溫曲線，計(jì)算前后2次擬合的溫差δt(k-1)和δt(k)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于梯度下降的空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，通過對空調(diào)運(yùn)行IOT數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性；通過降溫曲線擬合，預(yù)測室內(nèi)溫度的變化；根據(jù)曲線梯度計(jì)算，確定壓縮機(jī)頻率。本發(fā)明能夠?qū)照{(diào)壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)在各種環(huán)境變化下均能保持優(yōu)良的魯棒性和穩(wěn)定性。本發(fā)明通過自適應(yīng)機(jī)制智能調(diào)整開機(jī)頻率和運(yùn)行頻率，確?？照{(diào)系統(tǒng)始終以最節(jié)能的模式運(yùn)行，優(yōu)化能耗表現(xiàn)。本發(fā)明結(jié)合室內(nèi)溫度的實(shí)時預(yù)測和降溫曲線的梯度分析，動態(tài)控制壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率。這種方法不僅提高了能效，還通過不斷優(yōu)化運(yùn)行曲線，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)溫度更平滑地達(dá)到設(shè)定值，增強(qiáng)了用戶的舒適體驗(yàn)。

技術(shù)研發(fā)人員：付雄,陳峰峰,任飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川虹美智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6