一种用于变频空调的温湿度泛逻辑智能控制方法技术

本发明专利技术涉及一种用于变频空调的温湿度泛逻辑智能控制方法，在变频空调控制的每一个控制周期内：首先，对空调控制系统中的温度误差E

Temperature and humidity universal logic intelligent control method for variable frequency air conditioner

The invention relates to a temperature and humidity universal logic intelligent control method for a frequency conversion air conditioner, which is controlled in each control cycle of a frequency conversion air conditioner: firstly, the temperature error in the air conditioning control system E;

【技术实现步骤摘要】
一种用于变频空调的温湿度泛逻辑智能控制方法
本专利技术涉及一种空调的温湿度控制方法，尤其涉及一种变频空调的温湿度的智能控制方法。
技术介绍
空调器是室内空气调节器，它可对房间的温度、相对湿度、气流速度和洁净度等进行一定调节，其最主要最基本的功能就是对温度的调节。空调有定频空调和变频空调之分，定频空调的压缩机转速基本不变，其温度控制器通过温度传感器感知室内温度变化，控制压缩机不断地“开、停”来调整室内温度，这种控制方法容易造成室温忽冷忽热，温度舒适性差，电能消耗较多等问题。变频空调通过改变压缩机的转速来连续地调节压缩机的负荷，以适应动态变化的空调房间负荷需要，较定频空调具有更优越的运行经济性和舒适性，其优点主要表现在制冷(制热)迅速、控温精确、适应范围宽、节能等方面。空调系统属于一种大滞后、慢时变、非线性的复杂系统，难以建立其精确的数学模型，因此，具有认知和仿人功能，能适应不确定的环境，能自主处理信息以减少不确定性，能以可靠的方式进行规划、产生和执行有目的的行为，获得最佳的控制效果的智能控制方法逐渐被应用于其控制。模糊逻辑智能控制就是其中最常用的一种，空调模糊控制系统如图1所示。变频空调的温度模糊控制器的输入有两个，即温度偏差e和温度偏差的变化率ec，温度偏差指温度目标值t0与室内实时温度ti的差值，e＝ti-t0，i指第i个采样周期，温度偏差的变化率指温度偏差对时间的变化率，ec＝de/dt。模糊控制的输出即压缩机频率f，根据该频率调整压缩机的运转速率，从而改变空调的制冷量或制热量，进而改变室内温度。模糊控制器的核心部分即模糊推理，它是基于来源于专家经验的模糊控制规则实现的，而模糊控制规则是大量形如“if……then……”的专家控制规则。模糊控制是以模糊逻辑为数学基础的，和描述、处理具有内在同一性和外在确定性问题的刚性逻辑不同，模糊逻辑是一种具有真值柔性的逻辑体系，它能描述和处理具有内在矛盾性和外在不确定性的问题。Zadeh在提出模糊逻辑时，通过隶属函数分布图，在[0,1]上直接给出了模糊命题连接词的定义：～p＝1-pp∧q＝min(p,q)p∨q＝max(p,q)以后又有学者引入了其他命题连接词的定义：p→q＝min(1,1-p+q)上述模糊命题连接词(～,∧,∨)被称为Zadeh算子组，(∧,∨)被称为Zadeh算子对。按照Zadeh的模糊理论，隶属度和模糊逻辑运算都具有普适性，能用于各种模糊推理。但应用实践已反复证明，Zadeh算子组只在部分情况下是合理的，在大多数情况下是不合理的、片面的，模糊推理中盲目的使用Zadeh算子组常会造成不可容忍的偏差。目前，在变频空调的智能控制中，模糊控制方法已经表现出了较传统PID控制等方法较为明显的优势，这主要来源于其逻辑基础承认了命题的真值柔性，使得空调控制具有了一定的类人特性。但是，由于隶属函数和控制规则的获取依赖于专家经验，专家经验是否正确直接影响空调控制效果。同时由于隶属函数和控制规则已经确定，当环境温度发生突变时，按照既定的隶属函数和控制规则，变频空调的压缩机转速也随之发生突变，中间没有一个过渡区，使人感到不舒适。这些问题的解决可以通过对控制模型逻辑基础的进一步柔性化来解决，例如，在承认命题真值柔性的基础上，承认命题的关系柔性，连接词运算模型柔性等，对应在空调控制系统中，承认控制器的两个输入量e和ec具有一定的耦合性，承认核心的推理模块能随控制系统当前状态的不同进行相应调整。现有变频空调采用模糊控制温湿度时，控制器通过模糊推理获得控制器的输出只基于温度(湿度)误差和温度(湿度)误差的变化率，没有考虑相应状态和状态变化之间天然存在的耦合关系，导致控制效果无法很好地模拟人类控制的柔性特点，当环境温度(湿度)发生突变时，变频空调的压缩机转速也随之发生突变，中间没有一个过渡区，使人感到不舒适，最终造成控制效果的仿人特性不明显。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于变频空调的温湿度泛逻辑智能控制方法，包括以下步骤：步骤一,求取输入量温度误差E1、温度误差变化率EC1、湿度误差E2和湿度误差变化率EC2；步骤二，对空调控制系统中的温度误差E1、温度误差变化率EC1、湿度误差E2和湿度误差变化率EC2进行泛化，得到泛化了的E1'、EC1'、E2'和EC2'；步骤三，通过综合决策模块，获得变频空调压缩机频率的调整值△f'；步骤四，对变频空调压缩机频率调整值△f'进行逆泛化，转化为实际变频空调压缩机工作区间上的有效值△f；步骤五，在压缩机启动频率基础上叠加△f，得到实际的变频空调控制值。优选的是，步骤一中所述输入量的温度及湿度值通过温湿度传感器获得。上述任一方案中优选的是，所述输入量通过以下公式获得：温度误差E1＝x1(k)-x10，温度误差变化率EC1＝(x1(k)-x1(k-1))/t，湿度误差E2＝x2(k)-x20，湿度误差变化率EC2＝(x2(k)-x2(k-1))/t，其中，根据系统中主要个体的舒适目标温度为x10、舒适目标湿度为x20，所述温湿度传感器传来的当前系统温度为x1(k)、当前系统湿度为x2(k)，k指第k个控制周期，t指控制周期的时间长度。上述任一方案中优选的是，步骤二中所述E1'、EC1'、E2'和EC2'按照如下公式获得：E1′＝p1E1(1)EC1′＝p2EC1(2)E2′＝p3E2(3)EC2′＝p4EC2(4)p1、p2、p3和p4分别是温度误差E1、温度误差变化率EC1、湿度误差E2和湿度误差变化率EC2的泛化因子。上述任一方案中优选的是，所述E1、EC1、E2和EC2分别为系统实际温度误差、温度误差变化率、湿度误差和湿度误差变化率。上述任一方案中优选的是，所述E1'、EC1'、E2'和EC2'为E1、EC1、E2和EC2通过泛化因子转化而成的泛组合运算模型论域上的对应值。上述任一方案中优选的是，步骤三中所述综合决策模块包括四维泛逻辑控制器。上述任一方案中优选的是，步骤三中变频空调压缩机频率的调整值△f'采用四维泛逻辑控制器获得。上述任一方案中优选的是，所述四维泛逻辑控制器包括温度子控制器、湿度子控制器，以及两个子控制器输出的加权求和模块。上述任一方案中优选的是，所述两个子控制器的设计均基于一级泛组合运算模型，加权求和模块对两个子控制器的输出加权求和确定变频空调压缩机频率调整值△f'，所述一级泛组合运算模型的输入变量包括输入量、所述输入量之间的耦合关系、实际传感器的测量误差、系统中人的舒适度感受。上述任一方案中优选的是，一级泛组合运算模型为一级泛组合命题连接词运算模Ce，所述一级泛组合命题连接词运算模Ce满足映射：[0,1]×[0,1]→[0,1]其中，Γe[x]＝ite{e|x＞e；0|x＜0；x}m＝(3-4h)/(4h(1-h)),n＝-1/log2k,h,k∈[0,1]上述任一方案中优选的是，基于所述一级泛组合命题连接词运算模型的泛组合运算模型1获得温度子控制器，所述泛组合运算模型1中x＝E1'，y＝EC1'，h＝h1表示E1'和EC1'的耦合关系，从0到1对应为最大吸引力和最大排斥力的过渡，k＝k1反映温度测量误差的情况，e＝e1表示系统中人的舒适温度感受，所述泛组合运算模型1的输出为△f1'。上述任一方案中优选的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于变频空调的温湿度泛逻辑智能控制方法，包括以下步骤：步骤一,求取输入量温度误差E

【技术特征摘要】
1.一种用于变频空调的温湿度泛逻辑智能控制方法，包括以下步骤：步骤一,求取输入量温度误差E1、温度误差变化率EC1、湿度误差E2和湿度误差变化率EC2；步骤二，对空调控制系统中的温度误差E1、温度误差变化率EC1、湿度误差E2和湿度误差变化率EC2进行泛化，得到泛化了的E1'、EC1'、E2'和EC2'；步骤三，通过综合决策模块，获得变频空调压缩机频率的调整值△f'；步骤四，对变频空调压缩机频率调整值△f'进行逆泛化，转化为实际变频空调压缩机工作区间上的有效值△f；步骤五，在压缩机启动频率基础上叠加△f，得到实际的变频空调压缩机频率控制值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中所述输入量的温度及湿度值通过温湿度传感器获得，所述输入量通过以下公式获得：温度误差E1＝x1(k)-x10，温度误差变化率EC1＝(x1(k)-x1(k-1))/t，湿度误差E2＝x2(k)-x20，湿度误差变化率EC2＝(x2(k)-x2(k-1))/t，其中，根据系统中主要个体的舒适目标温度为x10、舒适目标湿度为x20，所述温湿度传感器传来的当前系统温度为x1(k)、当前系统湿度为x2(k)，k指第k个控制周期，t指控制周期的时间长度；所述E1、EC1、E2和EC2分别为系统实际温度误差、温度误差变化率、湿度误差和湿度误差变化率，所述E1'、EC1'、E2'和EC2'为E1、EC1、E2和EC2通过泛化因子转化而成的泛组合运算模型论域上的对应值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中所述E1'、EC1'、E2'和EC2'按照如下公式获得：E1′＝p1E1(1)EC1′＝p2EC1(2)E2′＝p3E2(3)EC2′＝p4EC2(4)p1、p2、p3和p4分别是温度误差E1、温度误差变化率EC1、湿度误差E2和湿度误差变化率EC2的泛化因子。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中所述综合决策模块包括四维泛逻辑控制器，步骤三中变频空调压缩机频率的调整值△f'采用四维泛逻辑控制器获得，所述四维泛逻辑控制器包括温度子控制器、湿度子控制器，以及两个子控制器输出的加权求和模块，所述两个子控制器的设计均基于一级泛组合运算模型，加权求和模块对两个子控制器的输出加权求和确定变频空调压缩机频率调整值△f'，所述一级泛组合运算模型的输入变量包括输入量、所述输入量之间的耦合关系、实际传感器的测量误差、系统中人的舒适度感受。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，一级泛组合运算模型为一级泛组合命题连接词运算模型Ce，所述一级泛组合命题连接词...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13