一种基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法技术

一种基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，属于燃气热水器的恒温控制技术领域。包括如下步骤：步骤1001，根据预设定的时间间隔，周期性的检测参数；步骤1002，计算设定温度与出水温度和进水温度的温差；步骤1003，计算得到总热值U；步骤1004，计算得到燃气比例阀开度；步骤1005计算得到风机转速。通过本申请的基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，缩短了燃气热水器的恒温调节时间，降低了燃气热水器的恒温超调，有效地改善了燃气热水器的恒温性能，解决了现有技术中燃气热水器恒温控制采用PID控制算法需要在不同模型下设定不同参数，以及PID控制在模型变换过程出现超调或者振荡的缺陷。超调或者振荡的缺陷。超调或者振荡的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法


[0001]一种基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，属于燃气热水器的恒温控制


技术介绍

[0002]燃气热水器控制系统具有大时滞、抗干扰能力弱、惯性大的特点。在燃气热水器实际的运行过程中，水流量的波动会导致燃气热水器模型的变化。另外，目前业内先进的燃气热水器为保证燃气的燃烧效率，避免燃气燃烧不充分产生不同浓度的一氧化碳，对环境造成污染，通常会将火排片设计为三段式，根据不同工况来切换分段阀的开闭，以此控制火排片的燃烧区域。通过切换分段阀，改变火排片的燃烧区域，也会导致燃气热水器模型参数的变化，并且在切换分段阀的过程中会出现手自动控制切换的问题。因此，在实际的燃气热水器控制中存在着各种各样干扰，这要求燃气热水器系统的控制器需具备很强的抗干扰的能力。
[0003]由于实际工况的复杂性，燃气热水器系统的数学模型很难精确建立，目前燃气热水器系统的控制器大多还是采用PID控制器，但此控制器超调量大、调节时间长，抗干扰能力弱。特别是当燃气热水器出现干扰时，PID控制器不能快速对此作出响应，从而导致系统超调、振荡甚至发散。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种解决了现有技术中燃气热水器恒温控制采用PID控制算法需要在不同模型下设定不同参数，以及PID控制在模型变换过程出现超调或者振荡的缺陷，缩短了燃气热水器的恒温调节时间，降低了燃气热水器的恒温超调，有效地改善了燃气热水器恒温性能的基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0006]步骤1001，根据预设定的时间间隔，周期性的检测水流量、设定温度、出水温度和进水温度；
[0007]步骤1002，计算设定温度与出水温度的温差T以及设定温度与进水温度的温差T1；
[0008]步骤1003，根据设定温度与出水温度的温差T、设定温度与进水温度的温差T1以及水流量的大小flow执行前馈模糊自抗扰恒温控制流程，计算得到总热值U；
[0009]步骤1004，根据总热值U计算得到燃气比例阀开度；
[0010]步骤1005，根据燃气比例阀开度计算得到风机转速。
[0011]优选的，步骤1003中所述的前馈模糊自抗扰恒温控制流程，包括如下步骤：
[0012]步骤1003
‑
1，依据水流量大小选取前馈模糊自抗扰控制器参数；
[0013]步骤1003
‑
2，根据设定温度与出水温度的差值T以及当前水流量下的参数，执行模
糊自抗扰控制器计算热值U1；
[0014]步骤1003
‑
3，根据采集的设定温度与进水温度的温差T1以及当前水流量的大小，执行前馈控制计算热值U2；
[0015]步骤1003
‑
4，根据模糊自抗扰控制器计算出的热值U1和前馈控制计算的热值U2，得到总热值U：U＝U1+U2。
[0016]优选的，所述的步骤1003
‑
2，包括如下步骤：
[0017]步骤1003
‑2‑
1，自抗扰控制器的设计，其离散线性扩张状态观测器(LESO)模块、线性状态误差反馈(LESF)表达式分别为：
[0018][0019][0020]其中，e(k)为设定温度与出水温度的偏差，y(k)是出水温度，u(k)为模糊自抗扰控制器计算热值U1，v1(k)为设定温度，z1(k)跟踪y(k)，z2(k)为系统的总扰动估计，β
01
、β
02
为离散线性扩张状态观测器LESO参数，β为线性状态误差反馈LSEF参数；
[0021]步骤1003
‑2‑
2，模糊自抗扰控制器的设计，对LESF模块中参数β的模糊化，隶属函数选择三角形隶属函数，其模糊控制器输入、输出的语言变量模糊集和论域分别为：
[0022][0023][0024]其中，e表示设定温度和出水温度的温差，ec表示设定温度和出水温度的温差变化率，β
’
表示参数β的变化量；
[0025]步骤1003
‑2‑
3，更新线性状态误差反馈LESF模块的参数β，其更新为表达式β＝β+β
’
。
[0026]优选的，在所述的步骤1003
‑
3中，热值U2的计算公式为：
[0027]U2＝a*(v
‑
c)*flow
[0028]其中，v为设定温度，c为进水温度，flow为水流量大小，a为可调参数。
[0029]优选的，所述燃气比例阀开度OutBuff的表达式为：
[0030]OutBuff＝(6*U
‑
128)
[0031]其中，U表示总热值。
[0032]优选的，所述风机转速FanSpd表达式为：
[0033]FanSpd＝((19813000+87349*OutBuff)/10000)
[0034]其中，OutBuff表示燃气比例阀开度。
[0035]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：
[0036]1、通过本申请的基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，缩短了燃气热水器的恒温调节时间，降低了燃气热水器的恒温超调，有效地改善了燃气热水器的恒温性能，解决了现有技术中燃气热水器恒温控制采用PID控制算法需要在不同模型下设定不同参数，以及PID控制在模型变换过程出现超调或者振荡的缺陷。
[0037]2、本申请使用模糊控制根据系统工况动态调整LSEF的参数β，并加入前馈环节进一步加快系统的响应速度，改善了原有自抗扰控制器的性能。
[0038]3、本申请的基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，简单可行，能有效缩短燃气热水器的开机恒温时间和超调。
附图说明
[0039]图1为基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法流程图。
[0040]图2为前馈模糊自抗扰算法图。
[0041]图3为基于PID的燃气热水器开机恒温图。
[0042]图4为基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器开机恒温图。
[0043]图5为基于PID的燃气热水器调温恒温图。
[0044]图6为基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器调温恒温图。
具体实施方式
[0045]图1～6是本专利技术的最佳实施例，下面结合附图1～6对本专利技术做进一步说明。
[0046]如图1所示，一种基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，包括如下步骤：
[0047]步骤1001，开始；
[0048]开始，执行基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，初始化后，根据预设定的时间间隔，周期性的检测水流量、设定温度、出水温度和进水温度；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1001，根据预设定的时间间隔，周期性的检测水流量、设定温度、出水温度和进水温度；步骤1002，计算设定温度与出水温度的温差T以及设定温度与进水温度的温差T1；步骤1003，根据设定温度与出水温度的温差T、设定温度与进水温度的温差T1以及水流量的大小flow执行前馈模糊自抗扰恒温控制流程，计算得到总热值U；步骤1004，根据总热值U计算得到燃气比例阀开度；步骤1005，根据燃气比例阀开度计算得到风机转速。2.根据权利要求1所述的基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，其特征在于：步骤1003中所述的前馈模糊自抗扰恒温控制流程，包括如下步骤：步骤1003
‑
1，依据水流量大小选取前馈模糊自抗扰控制器参数；步骤1003
‑
2，根据设定温度与出水温度的差值T以及当前水流量下的参数，执行模糊自抗扰控制器计算热值U1；步骤1003
‑
3，根据采集的设定温度与进水温度的温差T1以及当前水流量的大小，执行前馈控制计算热值U2；步骤1003
‑
4，根据模糊自抗扰控制器计算出的热值U1和前馈控制计算的热值U2，得到总热值U：U＝U1+U2。3.根据权利要求2所述的基于前馈模糊自抗扰的燃气热水器恒温控制方法，其特征在于：所述的步骤1003
‑
2，包括如下步骤：步骤1003
‑2‑
1，自抗扰控制器的设计，其离散线性扩张状态观测器(LESO)模块、线性状态误差反馈(LESF)表达式分别为：态误差反馈(LESF)表达式分别为：其中，e(k)为设定温度与出水温度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：左海强，陈磊，邢文权，张忠岩，陆亚彪，王宗明，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：