燃气热水器恒温控制方法及燃气热水器技术

本发明专利技术公开了一种燃气热水器恒温控制方法及燃气热水器，所述方法包括：误差计算步骤：计算温度误差，并将温度误差作为输入量分别输入至专家控制器和PID控制器；PID参数计算步骤：专家控制器根据输入的温度误差计算出PID的控制参数，PID控制器据此参数进行设置；控制量输出步骤：PID控制器根据所输入的温度误差，计算出燃气阀门控制量并输出。本发明专利技术的燃气热水器恒温控制方法，首先将温度误差输入专家控制器，专家控制器根据控制器中的知识\规则库和其推理机构共同作用得到PID参数，然后将参数作用到PID控制器上调节控制器的目的，不同的误差，能够得到不同的PID参数，从而能够获取不同的PID控制量，能够得到一个较优的控制结果。

Constant temperature control method and gas water heater

【技术实现步骤摘要】
燃气热水器恒温控制方法及燃气热水器
本专利技术涉及热水器
，具体地说，是涉及一种燃气热水器恒温控制方法及燃气热水器。
技术介绍
由于燃气热水器恒温控制系统中的水流速度和水管的长度，在实际应用中，水流的速度和水管长度导致在开始加热后水温的变化不能立即的在出水口即温度传感器上表现出来，而是需要一段时间后才能体现；这就是燃气热水器恒温控制系统中一个导致滞后的因素。其中滞后的时间将会对恒温控制系统产生不利的影响。现在燃气热水器恒温控制系统的控制器主要采用了PID控制算法，由于没有对燃气热水器控制模型的推导，其主要通过对实机进行不断的调试，从而调整PID算法中的比例、积分、微分这三个参数；最后使控制算法在最合适的参数下完成恒温控制并最终观察各个控制结果。在实际控制中PID控制器根据检测到的输出温度跟设定温度的误差来控制输出量，不断消除两者之间的静态和动态误差使其达到恒温。现有控制方式存在以下缺点：1、调试成本高；在纯PID控制情况下，算法调试人员对热水器的控制模型没有必要要求，所以其也不是很了解这个控制对象模型；主要的调试手段就是不断的进行试凑，通过这种方法来找到最优的参数。其可能需要大量的人力和时间。2、控制反应速度慢；在纯PID控制下，当误差较大时没有自动调节参数的手段，系统的反应速度慢，在刚开始的升温阶段需要较长时间才能达到恒温；在恒温下若来自外部的扰动则其又会被干扰到，而再需要较长时间才能达到恒温；其恒温的速度明显的慢。3、控制效果差；在纯PID控制下，整个系统没有预估的效果，对系统的滞后性没有充分的考虑到，此便会导致系统的外部扰动在延迟一段时间才会在控制系统中得到体现，从而导致控制效果变差。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有燃气热水器恒温控制采用PID控制算法存在调试时间长、对水温变化反应速度慢的技术问题，提出了一种燃气热水器恒温控制方法，可以解决上述问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种燃气热水器恒温控制方法，包括以下步骤：误差计算步骤：计算温度误差，并将温度误差作为输入量分别输入至专家控制器和PID控制器；PID参数计算步骤：所述专家控制器根据输入的温度误差计算出PID的控制参数，所述PID控制器据此参数进行设置；控制量输出步骤：所述PID控制器根据所输入的温度误差，计算出燃气阀门控制量并输出。进一步的，误差计算步骤中还包括对温度误差进行预估补偿。进一步的，还包括计算预估温度误差的步骤，根据燃气阀门控制量计算出该控制量所对应的温度值Tg，预估温度误差为温度值Tg与设定温度值Ts之间的差值；误差计算步骤中，温度误差由实际温度误差与预估温度误差进行计算得到；实际温度误差为实际采集到的当前温度值与设定温度之间的差值。进一步的，温度误差=实际温度误差+预估温度误差。进一步的，采用Smith预估控制器、最小拍控制算法、有纹波最小拍控制算法、无纹波最小拍控制算法、大林控制算法中的任一种计算预估温度误差。进一步的，PID参数计算步骤中，PID的控制参数至少包括PID控制器的比例、积分、微分三个参数。进一步的，所述专家控制器计算出PID的控制参数的方法为：根据输入的温度误差，以及前次输入的温度误差、再前次输入的温度误差，跟已有的程序中的知识/规则库进行推理，得到PID控制器的比例、积分、微分三个环节的参数。进一步的，所述燃气阀门控制量以PWM波形的方式输出。进一步的，还包括设定采样时间的步骤，按照所设定的采样时间采集当前温度值，并执行所述的恒温控制。本专利技术同时提出了一种燃气热水器，该燃气热水器按照前面任一条所记载的燃气热水器恒温控制方法执行恒温控制。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术的燃气热水器恒温控制方法，首先将温度误差输入专家控制器，专家控制器根据控制器中的知识\规则库和其推理机构共同作用得到PID参数，然后将参数作用到PID控制器上调节控制器的目的，不同的误差，能够得到不同的PID参数，从而能够获取不同的PID控制量，能够得到一个较优的控制结果。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所提出的的燃气热水器恒温控制方法一种实施例中的控制系统方框图；图2是本专利技术所提出的的燃气热水器恒温控制方法一种实施例的流出图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一，燃气热水器是一个多输入单输出的系统，输入物理量有：冷水温度，冷水流量，可燃气体流量等；输出物理量有：热水温度。根据能量守恒定律、能量交换效率、水流量等可以推导出热水器模型为带滞后的一阶惯性系统。燃气热水器恒温控制系统中导致滞后的主要是水管的长度和水流的速度两者共同作用导致的。目前燃气热水器恒温控制采用PID控制算法存在调试时间长、对水温变化反应速度慢的技术问题，本实施例提出了一种燃气热水器恒温控制方法，如图1、图2所示，至少采用专家控制器以及PID控制器相结合，缩短调试时间和提高反应速度，本恒温控制方法包括以下步骤：误差计算步骤：计算温度误差，并将温度误差作为输入量分别输入至专家控制器和PID控制器；PID参数计算步骤：所述专家控制器根据输入的温度误差计算出PID的控制参数，所述PID控制器据此参数进行设置；控制量输出步骤：所述PID控制器根据所输入的温度误差，计算出燃气阀门控制量并输出。将从专家控制器得到的PID控制器参数值设到PID控制器对应的位置中，使PID能够按照最优的控制参数进行运算。PID控制器的输出值即为整个控制器的控制量，此控制量可以理解为燃气比例阀的开度，不同的开度对应不同的出气量即不同的加热温度。本实施例的燃气热水器恒温控制方法，首先将温度误差输入专家控制器，专家控制器根据控制器中的知识\规则库和其推理机构共同作用得到PID参数，然后将参数作用到PID控制器上调节控制器的目的，不同的误差，能够得到不同的PID参数，从而能够获取不同的PID控制量，能够得到一个较优的控制结果。本方案是单输入单输出的控制器，输入温度误差，输出控制量，整个控制器根据温度误差的大小调节控制量的大小；其是整个恒温控制系统中最重要的部分。PID参数计算步骤中，PID的控制参数至少包括PID控制器的比例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气热水器恒温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n误差计算步骤：计算温度误差，并将温度误差作为输入量分别输入至专家控制器和PID控制器；/nPID参数计算步骤：所述专家控制器根据输入的温度误差计算出PID的控制参数，所述PID控制器据此参数进行设置；/n控制量输出步骤：所述PID控制器根据所输入的温度误差，计算出燃气阀门控制量并输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气热水器恒温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
误差计算步骤：计算温度误差，并将温度误差作为输入量分别输入至专家控制器和PID控制器；
PID参数计算步骤：所述专家控制器根据输入的温度误差计算出PID的控制参数，所述PID控制器据此参数进行设置；
控制量输出步骤：所述PID控制器根据所输入的温度误差，计算出燃气阀门控制量并输出。


2.根据权利要求1所述的燃气热水器恒温控制方法，其特征在于，误差计算步骤中还包括对温度误差进行预估补偿。


3.根据权利要求2所述的燃气热水器恒温控制方法，其特征在于，还包括计算预估温度误差的步骤，根据燃气阀门控制量计算出该控制量所对应的温度值Tg，预估温度误差为温度值Tg与设定温度值Ts之间的差值；
误差计算步骤中，温度误差由实际温度误差与预估温度误差进行计算得到；
实际温度误差为实际采集到的当前温度值与设定温度之间的差值。


4.根据权利要求3所述的燃气热水器恒温控制方法，其特征在于，温度误差=实际温度误差+预估温度误差。


5.根据权利要求3所述的燃气热水器恒温控制方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迅，吴恩豪，谢海军，史运光，潘献化，
申请(专利权)人：青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37