專利名稱：變頻式工業(yè)冷水機(jī)高精度快速控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及變頻式工業(yè)冷水機(jī)水溫以無超調(diào)的效果控制在±0. 05°C的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變頻式工業(yè)冷水機(jī)是采用變頻調(diào)速的方法控制制冷壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)冷量的連續(xù)調(diào)節(jié)，并將所制取冷量傳遞給冷凍水，使其溫度穩(wěn)定在期望值附近的工業(yè)設(shè)備。按照常規(guī)的控制方法，變頻式工業(yè)冷水機(jī)(以下簡(jiǎn)稱“冷水機(jī)”)可以采用PID方法調(diào)節(jié)制冷壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)傳遞給冷凍水的制冷量，以達(dá)到控制冷凍水溫度的目的。這種方法在實(shí)際應(yīng)用上存在許多問題1、PID方法控制水溫是一個(gè)衰減振蕩過程，需要消耗很長的時(shí)間才能使水溫達(dá)到期望溫度附近；2、由于要求的控制精度非常高，當(dāng)冷水機(jī)的外界環(huán)境空氣場(chǎng)的溫濕度、風(fēng)速分布等難以單點(diǎn)測(cè)量的參數(shù)稍有變化，同樣轉(zhuǎn)速的制冷壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的制冷系統(tǒng)輸出的冷量就會(huì)變化，導(dǎo)致水溫波動(dòng)超出±0. 05°C，因此，PID方法不能將水溫控制在±0. 05°C范圍內(nèi)；3、采用PID方法只能控制制冷壓縮機(jī)，不能控制制冷系統(tǒng)中的另一個(gè)調(diào)節(jié)元件一膨脹閥。膨脹閥是根據(jù)制冷系統(tǒng)的過熱度自行調(diào)節(jié)開度的器件，而膨脹閥的開度又對(duì)制冷壓縮機(jī)輸出的冷量起到關(guān)鍵作用。直接采用PID方法控制制冷壓縮機(jī)很容易在制冷系統(tǒng)啟動(dòng)后的一段時(shí)間里，膨脹閥的開度變化過快，使整個(gè)系統(tǒng)的制冷量出現(xiàn)較大的波動(dòng)，進(jìn)而引起冷凍水溫的波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使之無法穩(wěn)定在期望溫度附近。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)PID方法難以使變頻式工業(yè)冷水機(jī)的水溫達(dá)到高精度快速控制效果的問題，本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是變頻式工業(yè)冷水機(jī)高精度快速控制方法，其特征在于包括以下步驟I)根據(jù)冷凍水溫度Tn與冷凍水溫度設(shè)定值Γ/τ的偏差Λ Tn,確定冷水機(jī)的啟動(dòng)工況包括Λ Tn彡O :冷水機(jī)處于工況IO < Δ Tn ^ Ta :冷水機(jī)處于工況2Λ Tn > Ta :冷水機(jī)處于工況3其中，Δ7； =Tn -T^ Λ 為第I工況和第2工況的臨界溫度值，Ta > O ；2)如果冷水機(jī)處于工況I，冷水機(jī)不啟動(dòng)；3)如果冷水機(jī)處于工況3，則V = k · un，其中，V為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，k為常數(shù)，Un為壓
縮機(jī)轉(zhuǎn)速的控制量，由
權(quán)利要求
1.變頻式工業(yè)冷水機(jī)高精度快速控制方法,其特征在于包括以下步驟 1)根據(jù)冷凍水溫度Tn與冷凍水溫度設(shè)定值Γ的偏差ΛTn,確定冷水機(jī)的啟動(dòng)工況包括 ATn^ O :冷水機(jī)處于工況I O < Δ Tn ^ Ta :冷水機(jī)處于工況2 Λ Tn > Ta :冷水機(jī)處于工況3 其中，ΔΓ = Tn -TfF，Ta為第I工況和第2工況的臨界溫度值，Ta > O ; 2)如果冷水機(jī)處于工況I，冷水機(jī)不啟動(dòng)； 3)如果冷水機(jī)處于工況3，則V= k · un，其中，V為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，k為常數(shù)，Un為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的控制量，由
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻式工業(yè)冷水機(jī)高精度快速控制方法，其特征在于 所述步驟4)中的尤^、K和根據(jù)模糊控制原理，采用以下公式計(jì)算
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻式工業(yè)冷水機(jī)高精度快速控制方法，其特征在于 所述步驟4)un = Ulri+ Δ un中當(dāng)n=l時(shí),利用工藝模型與數(shù)據(jù)擬合相結(jié)合的方法計(jì)算Uci包括以下步驟 A.首先利用工藝模型計(jì)算冷水機(jī)的制冷量Q:Q= P w · Cw · At · L Q為冷水機(jī)的制冷量；P w為水的密度；CW為水的比熱；Λ t為冷凍水進(jìn)出冷水機(jī)的溫差；L為冷凍水流量； B.采用最小二乘法擬合得到Utl和Q的非線性函數(shù)關(guān)系 U0 = a0+a1Q+a2Q2+'"' a0, a” a2…為非線性系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變頻式工業(yè)冷水機(jī)高精度快速控制方法，包括以下步驟根據(jù)冷凍水溫度與冷凍水溫度設(shè)定值的偏差，確定冷水機(jī)的啟動(dòng)工況；如果冷水機(jī)處于工況1，冷水機(jī)不啟動(dòng)；如果冷水機(jī)處于工況3，根據(jù)定時(shí)加速方法得出壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制量，來計(jì)算壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速；如果冷水機(jī)處于工況2，利用預(yù)測(cè)控制和模糊PID相結(jié)合的方法來計(jì)算壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的工況切換機(jī)制保證了冷水機(jī)的整體運(yùn)行效果；定時(shí)加速方法保證了制冷壓縮機(jī)的控制適應(yīng)膨脹閥的調(diào)節(jié)，避免了制冷系統(tǒng)啟動(dòng)后，冷凍水溫的較大波動(dòng)；預(yù)測(cè)控制使水溫控制過程無超調(diào)，保證了水溫以最快速度達(dá)到所要求的精度；模糊PID保證了水溫控制精度達(dá)到±0.05℃。
文檔編號(hào)F25B49/02GK103017429SQ201210223609
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者吳峰華, 于海斌, 苑明哲, 叢秋梅 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所