專(zhuān)利名稱(chēng)：：渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種空調(diào)機(jī)組能量調(diào)節(jié)的方法，特別是一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法。技術(shù)背景模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組是一種大冷量的中央空調(diào)機(jī)組，是由多臺(tái)小冷量的中央空調(diào)機(jī)組組合而成，適用于負(fù)荷多變的工況，應(yīng)用范圍很廣。隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)工藝要求日益提高，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境溫度精度的要求也越來(lái)越高。可是現(xiàn)階段模塊化空調(diào)控制系統(tǒng)幾乎都采用傳統(tǒng)的控制技術(shù)，對(duì)工況及環(huán)境變化的適應(yīng)性差，控制慣性較大。主要的控制方式為段式調(diào)節(jié)法，即在設(shè)定精度范圍內(nèi)將溫度分為幾段，不同的溫度段壓縮機(jī)開(kāi)啟的臺(tái)數(shù)不同；當(dāng)溫度變化時(shí)，根據(jù)設(shè)定好的能量調(diào)節(jié)程序調(diào)節(jié)機(jī)組能量投入;這種段式控制方法簡(jiǎn)單，溫度控制精度低，甚至根本達(dá)不到用戶(hù)設(shè)定值，難以滿(mǎn)足現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝要求。因此，在負(fù)荷多變的條件下，如何快速調(diào)整模塊化空調(diào)機(jī)組能量以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝溫度精度要求則成為一個(gè)必須解決的問(wèn)題。模塊化空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)具有多輸入多輸出、參數(shù)時(shí)變、純滯后、大慣性的非線(xiàn)性系統(tǒng)，其控制過(guò)程與環(huán)境條件及空調(diào)系統(tǒng)本身的諸多因素密切相關(guān)，許多參數(shù)難以計(jì)算和測(cè)量，很難建立精確的數(shù)學(xué)模型。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)在模塊化機(jī)組水溫控制精度低的情況，提供一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵水溫控制的模糊控制方法，。技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a)通過(guò)主機(jī)設(shè)定所需溫度T。；(b)水溫檢測(cè)模塊檢測(cè)水溫，并將第k次檢測(cè)的溫度信號(hào)Tk傳送給可編程控制器PLC;(C)經(jīng)過(guò)單位時(shí)間t后，水溫檢測(cè)模塊再次檢測(cè)水溫，并將第k+l次檢測(cè)的溫度信號(hào)Tw傳送給可編程控制器PLC;(d)可編程控制器PLC根據(jù)公式e=Tk-T。，ec=(Tk+1-Tk)/t;計(jì)算溫度偏差e和溫差變化率ec;(e)可編程控制器PLC根據(jù)公式￡=&x"￡C=^x";將溫度偏差e和溫差變化率ec模糊化為模糊變量溫差E和溫差變化率EC;(f)根據(jù)模糊變量溫差E和溫差變化率EC，查詢(xún)預(yù)編的模糊控制查詢(xún)表，得到控制增量U;(g)由可編程控制器PLC自動(dòng)輸出的控制增量U，主機(jī)根據(jù)控制增量U由可編程控制器PLC改變機(jī)組能量投入。本方法中，模塊化空調(diào)機(jī)組中的機(jī)組的壓縮機(jī)包括2臺(tái)以上。本方法中，不同溫度偏差e具有不同的修正因子，修正因子的計(jì)算公式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中G為輸出增量，",、"2為區(qū)間(0，1)的數(shù)值，選取^〈A,即偏差^較小時(shí)，對(duì)紀(jì)的加權(quán)大于對(duì)^的加權(quán)，以利于提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，當(dāng)偏差^l較大時(shí)，對(duì)f的加權(quán)大于對(duì)冗的加權(quán)，以加速系統(tǒng)響應(yīng)。本方法所述步驟(e)中，&、^為量化因子。設(shè)溫度偏差e的基本論域?yàn)閇-e，十e]，若選定E的論域X—-n，-(n-l)，—-，0，…，+(n_l)，+n}，則的量化因子/^-n/e。PLC通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊檢測(cè)機(jī)組出水溫度，計(jì)算溫差，溫差變量"e"大于e或小于-e按e或-e計(jì)算，這樣通過(guò)公式義-、xe并四舍五入就可以轉(zhuǎn)化為-n到n之間的l個(gè)數(shù)，為變量E選7個(gè)語(yǔ)言值負(fù)大(NB)，負(fù)中(隨)，負(fù)小(NS)，零(Z0)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB)。同理建立變量EC的賦值表，其基本論域?yàn)閇-ec，+ec]，若選定E的論域XH-n，-(n-1)，…，0，—-，+(n-1}，+n}，則的量化因子^-"/ec。U的賦值表其基本論域?yàn)閇-u，+u],若選定E的論域X={-n，-(n-1)，…，0，—-，+(n-1)，+n}，則的比例因子^=w/"。本方法所述渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，步驟(f)中，由公式IFEandECthenU，歸納總結(jié)得到模糊控制規(guī)則表.-<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>其中機(jī)組控制系統(tǒng)采用雙輸入單輸出模糊控制器，即輸入E(溫差)、EC(溫差變化率)，輸出U(輸出增量)。模糊變量分別為E(溫差)，EC(溫差變化率)，U(輸出增量)。輸入輸出變量語(yǔ)言表達(dá)為負(fù)大(NB)，負(fù)中(NM)，負(fù)小(NS)，零(Z0)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB)。在模糊控制規(guī)則表中一共有36條模糊關(guān)系，其中瓦計(jì)算方法為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>依次求出36個(gè)模糊關(guān)系，并對(duì)模糊關(guān)系"并"運(yùn)算，即獲得表示模塊化風(fēng)冷熱泵的控制規(guī)則的總模糊關(guān)系》，以上這些模糊關(guān)系均可離線(xiàn)計(jì)算。計(jì)算出模糊關(guān)系》后，基于模糊合成規(guī)則，結(jié)合溫差和溫差變化率，f7=Cgx:^)?！?，求取控制量U的模糊集合，并應(yīng)用最大隸屬度算法對(duì)U的模糊集合進(jìn)行模糊判決，通過(guò)公式w-^x"得到模糊控制査詢(xún)表，取得對(duì)應(yīng)的控制增量u。本方法所述步驟(g)改變機(jī)組能量投入的方法是改變機(jī)組壓縮機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。本方法所述方法進(jìn)一步包括以下步驟(h)返回步驟(c)并將k々+l代入計(jì)算第k次溫度檢測(cè)。有益效果本發(fā)明在不增添多余控制手段，采用原有的水溫傳感器，應(yīng)用模糊控制方法合理調(diào)節(jié)機(jī)組的能量投入，使得模塊化機(jī)組在全年運(yùn)行工況下水溫精度都達(dá)到用戶(hù)要求，而且響應(yīng)速度很快，超調(diào)小，既不增加成本，又簡(jiǎn)單易行，十分有利于模塊化機(jī)組在工藝性溫度控制方面的推廣。圖1是本發(fā)明的模擬控制工作流程圖。圖2是本發(fā)明的控制檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是采用段式調(diào)節(jié)方法時(shí)的水溫曲線(xiàn)圖。圖4是采用模糊控制方法后的水溫曲線(xiàn)圖。具體實(shí)施方式如圖2本發(fā)明是利用原控制系統(tǒng)的PLC(可編程控制器)、模擬量檢測(cè)模塊、水溫傳感器等控制元件，全新開(kāi)發(fā)模糊控制程序替代原控制系統(tǒng)控制程序，在不增加成本的情況下達(dá)到提高水溫控制精度，滿(mǎn)足用戶(hù)要求的目的。渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵水溫控制的模糊控制方法，是通過(guò)實(shí)時(shí)采集機(jī)組出水溫度偏差和偏差變化率來(lái)控制機(jī)組壓縮機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，所以選擇雙輸入單輸出型的模糊控制模型。實(shí)施控制時(shí)，PLC根據(jù)輸入偏差與輸入偏差變化率，通過(guò)修正計(jì)算，然后直接?xùn)苏乙阉愫玫目刂票恚@得相應(yīng)控制量直接輸出，控制機(jī)組的制冷量。以模塊化空調(diào)機(jī)組LSRF490M為例，空調(diào)機(jī)組共有7臺(tái)渦旋壓縮機(jī)，機(jī)組控制系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-200系列可編程控制PLC，配合EM231模擬量擴(kuò)展模塊檢測(cè)水溫，選擇應(yīng)用模糊控制方式，利用S7-200系列PLC速度快，計(jì)算功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，利用EM231檢測(cè)機(jī)組出水溫度，PLC計(jì)算水溫偏差和偏差變化率，控制方式采用模糊控制，同時(shí)通過(guò)COM通訊口與上位機(jī)主機(jī)WINCC組成以太網(wǎng)，24小時(shí)監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)控制時(shí)，PLC根據(jù)輸入偏差與輸入偏差變化率的模糊值直接?xùn)苏铱刂票恚@得相應(yīng)控制量直接輸出，控制機(jī)組的壓縮機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。選擇誤差變量e的基本論域?yàn)閇-3，+3],選定E的論域X^-6，-5，-，0，…，+5，+6}，則的量化因子^=6/3=2。PLC通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊檢測(cè)機(jī)組出水溫度，計(jì)算溫差并通過(guò)公式義-^xe，然后四舍五入就可以轉(zhuǎn)化為-6到6之間的1個(gè)數(shù)，為變量E選7個(gè)語(yǔ)言值負(fù)大(NB)，負(fù)中(NM)，負(fù)小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB)。建立變量E的賦值表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注"0"值不寫(xiě)。其中選擇三角分布隸屬度函數(shù):16—a16_c(x-a),aSx<6O，其它同理建立變量EC的賦值表，基本論域?yàn)閇-0.3，+0.3]，若選定E的論域X={-6，-5，—-，0，…，+5，+6}，則的量化因子^=6/0.3=20。U的賦值表其基本論域?yàn)閇-3，+3]，若選定E的論域X^-6，-5，—-，0,…，+5，+6}，則的比例因子^=3/6=0.5。通過(guò)模糊控制規(guī)則表計(jì)算出模塊化風(fēng)冷熱泵的控制規(guī)則的總模糊關(guān)系》，計(jì)算出模糊，》后，基于模糊合成規(guī)則，結(jié)合溫差和溫差變化率，f7=(fx^5)。i，求取控制量U的模糊集合，并應(yīng)用最大隸屬度算法對(duì)U的模糊集合進(jìn)行模糊判決，最終得到實(shí)際控制量u。得到模糊控制查詢(xún)表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如圖1所示步驟，舉例如下將以上已經(jīng)計(jì)算好的模糊控制査詢(xún)表轉(zhuǎn)換為PLC程序并下載到實(shí)驗(yàn)機(jī)的控制PLC中，如用戶(hù)設(shè)定溫度為T(mén)。37°C，PLC通過(guò)A/D模塊檢測(cè)到機(jī)組出水溫度T"35'C，上次檢測(cè)溫度T2:35.3°C，則出水溫差為T(mén)rT。=-2°C，通過(guò)公式五二&xe得到E=-4，如出水溫度偏差變化率為T(mén)「T2=-0.3°C，通過(guò)公式￡C=&xec得到EC=_6，通過(guò)査詢(xún)模糊控制查詢(xún)表即可得輸出控制量11=+2，PLC通過(guò)控制信號(hào)輸出開(kāi)啟2臺(tái)壓縮機(jī)，通過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)時(shí)檢測(cè)，得到相當(dāng)好的控制效果。原來(lái)機(jī)組的水溫控制采用段式調(diào)節(jié)方法，水溫超調(diào)量、波動(dòng)也大，具體水溫曲線(xiàn)見(jiàn)圖3，在采用模糊控制方法后，機(jī)組水溫控制精度大為提高，而且響應(yīng)速度很快，超調(diào)小，具體水溫曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。權(quán)利要求1、一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(a)通過(guò)主機(jī)設(shè)定所需溫度T0；(b)水溫檢測(cè)模塊檢測(cè)水溫，并將第k次檢測(cè)的溫度信號(hào)Tk傳送給可編程控制器PLC；(c)經(jīng)過(guò)單位時(shí)間t后，水溫檢測(cè)模塊再次檢測(cè)水溫，并將第k+1次檢測(cè)的溫度信號(hào)Tk+1傳送給可編程控制器PLC；(d)可編程控制器PLC根據(jù)公式e＝Tk-T0，ec＝(Tk+1-Tk)/t；計(jì)算溫度偏差e和溫差變化率ec；(e)可編程控制器PLC根據(jù)公式E＝ke×e，EC＝kec×ec；將溫度偏差e和溫差變化率ec模糊化為模糊變量溫差E和溫差變化率EC；其中ke、kec為量化因子。(f)根據(jù)模糊變量溫差E和溫差變化率EC，查詢(xún)預(yù)編的模糊控制查詢(xún)表，得到控制增量u；(g)由可編程控制器PLC自動(dòng)輸出的控制增量u，改變機(jī)組能量投入。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，其特征在于，不同溫度偏差e具有不同的修正因子，公式表示為〈a^4(1—%)S5〉，E=ZO，尸S〈a2g+(1-^)玩〉,S=PM，皿,層五其中G為輸出增量，％、"2為區(qū)間(o，i)的數(shù)值，選取a^A,即偏差較小時(shí)，對(duì)紀(jì)的加權(quán)大于對(duì)^的加權(quán)，以利于提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，當(dāng)偏差l^較大時(shí)，對(duì)i的加權(quán)大于對(duì)玩的加權(quán)，以加速系統(tǒng)響應(yīng)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，其特征在于，步驟(e)中，&、、是根據(jù)e和ec基本論域計(jì)算出量化因子。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，其特征在于，步驟(f)中的模糊控制査詢(xún)表是通過(guò)模糊推理語(yǔ)言規(guī)則，IFEandECthenU，歸納成為模糊控制規(guī)則表后，得到如下模糊控制規(guī)則表:<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，其特征在于，其中輸入輸出變量語(yǔ)言表達(dá)為負(fù)大NB、負(fù)中醒、負(fù)小NS、零ZO、正小PS、正中PM、正大PB。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，其特征在于，其特征在于步驟(g)改變機(jī)組能量投入的方法是改變機(jī)組壓縮機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括以下步驟(h)返回步驟(c)并將k-k+l代入計(jì)算第k次溫度檢測(cè)。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，其特征在于，模塊化空調(diào)機(jī)組中的機(jī)組的壓縮機(jī)包括2臺(tái)以上。全文摘要本發(fā)明提供了一種渦旋壓縮機(jī)模塊化風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能量控制方法，通過(guò)檢測(cè)機(jī)組出水溫度，應(yīng)用模糊控制方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)模塊化機(jī)組能量調(diào)節(jié)的實(shí)時(shí)控制。本發(fā)明在不增添多余控制手段的情況下，采用原有的水溫傳感器，應(yīng)用模糊控制方法合理調(diào)節(jié)機(jī)組的能量投入，使得模塊化機(jī)組在全年運(yùn)行工況下水溫精度都達(dá)到用戶(hù)要求，而且響應(yīng)速度很快，超調(diào)小，既不增加成本，又簡(jiǎn)單易行，十分有利于模塊化機(jī)組在工藝性溫度控制方面的推廣。文檔編號(hào)F25B49/02GK101158526SQ200710135269公開(kāi)日2008年4月9日申請(qǐng)日期2007年11月15日優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日發(fā)明者伍中喜,房小軍,朱志平,昱湯,繆志華,范小霞,譚來(lái)仔申請(qǐng)人:南京五洲制冷集團(tuán)有限公司