一种新型智能洁净空调风速控制方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种新型智能洁净空调风速控制方法，采用了32阶不等权重滑动时域滤波器对总管送风风速进行滤波处理，对风速的观测值进行了平滑，减少了风速的扰动；对滤波后的风速使用了最小二乘法拟合的方法，拟合计算出当前的变频风机的转速，直接以风机转速作为控制对象；设计了符合系统的PID控制器，运用了工程PID整定的方法计算出合适的系统参数，控制系统的送风机频率控制风速，大大的提高了系统风速测量和控制的准确性和稳定性。系统的实现简单、系统开销很小，适合利用PLC等工控处理器有限的系统资源，实现对被控设备的有效控制，具有很强的可移植性和稳定性。具有很强的可移植性和稳定性。具有很强的可移植性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型智能洁净空调风速控制方法


[0001]本专利技术涉及的是一种空调控制方法，具体地说是空调风速控制方法。

技术介绍

[0002]当前饮料行业、医药产业、食品产业、保健品行业蓬勃发展，对洁净空调 和新风系统的需求逐年增加，对空调自动化和智能化要求也越来越高。当前洁 净空调的风量控制采用率风阀调节、叶片调节和风机转速调节三种方式，其中 运行最经济、噪声指标最好的的为转速调节方式。转速调节主要依靠主风管的 风速传感器采集送风速度，联锁主送风机的频率控制送风机的转速从而控制风 速。但是由于系统的新风温度、风机的叶片、风速传感器的安装位置和精度、 系统的背景噪声干扰等问题很难精准的测量风速，风速测量值的振幅和扰动很 大。风速扰动过大会造成联锁主送风机频率不稳，系统中各个房间的空气差压 测量值就会存在波动。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供准确测量控制系统送风量，并利用计算后的风速参 数控制风机的一种新型智能洁净空调风速控制方法。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的：
[0005]本专利技术一种新型智能洁净空调风速控制方法，其特征是：采用如下空调系 统，空调系统包括预热段、中段、送风段，预热段设置预热段压差开关，中段 设置中段压差开关，送风段设置送风段压差开关，空调系统进口设置新风阀， 空调系统出口设置送风风速变速器，中段里设置送风风机；
[0006]空调系统启动后，打开新风送风阀V1，送风风速变速器ST1开始测量送 风风速，送风风机M1启动，根据风速动作调节送风风机运行频率，预热段压 差开关PDS1、中段压差开关PDS2、送风段压差开关PDS3检测送风段的差压， 差压预警保护启动；
[0007]送风风速变送器ST1采集送风段的风速，使用32阶不等权重滑动滤波器， 对空调系统的送风风速进行时域滤波处理，具体的计算公式如下：
[0008][0009]其中ST(n)为n时刻滤波处理之后的系统风速计算值；
[0010]A(n
‑
k)为滤波权重系数，并且满足以下条件：具体对应关 系如下：
[0011]kA(n
‑
k)kA(n
‑
k)kA(n
‑
k)kA(n
‑
k)1391.1170.9250.6522101.1180.9260.6532111190.8270.5
41.5121200.8280.551.5131210.75290.461.5141220.75300.471.25150.9230.7310.381.25160.9240.7320.3
[0012]st(n
‑
k)为之前n
‑
k时刻的实时测量风速；
[0013]滤波之后的风速使用最小二乘法拟合出送风风机风速曲线，对风速和送风风机转速进行计算：已知在平直管道内，风速与送风电机转速的一次方成正比，假设风速为y，电机转速为x，则y＝F(x)关系近似为y＝kx+b，k、b为待定系数，假设当变频电机PWM功率为100％时送风电机达到最大转速a
max
，分别设定电机的转速值为等待风速测量 值达到稳定状态后，分别记录对应的风速值Sn＝[Sn1，Sn2，
…
，Sn4，Sn
n
]和所 消耗的时间Tn＝[Tn1，Tn2，
…
，Tn4，Tn
n
]，利用最小二乘法计算得出从而得到线性拟合关系的 y＝F(x)，作为风机转速与风速关系的计算公式；
[0014]当得出风速和转速的关系后，通过风速测量值来对电机的转速观测值进行 计算，风速的设定值计算出电机的转速设定值；采用离散PID算法对电机转速 进行控制：
[0015]其中输出
[0016]Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数，Kd为微分调节系数。
[0017]本专利技术还可以包括：
[0018]1、采用工程PID整定法对空调系统进行参数整定：
[0019]首先对比例调节系数Kp进行整定，设定目标转速为最大转速的65％，设 Kp＝1，Ki＝0，Kd＝0，逐次增加Kp，观测风速变化直至开始震荡，记录当前的 Kp值，以当前Kp值乘以经验系数0.65作为比例调节系数整定结果；
[0020]接着，对积分调节系数Ki进行整定，设定目标转速为最大转速的65％，以 算得的比例调节系数整定结果作为Kp值，设Ki＝10，Kd＝0，逐次减少Ki，观 测风速变化直至开始震荡，然后逐次增加Ki，再次观测风速变化直至震荡，记 录当前的Ki值，以当前Ki值乘以1.5作为积分调节系数整定结果；
[0021]最后，对微分调节系数Kd进行整定，设定目标转速为最大转速的65％， 以算得的比例调节系数整定结果作为Kp值，以算得的积分调节系数整定结果 作为Ki值，设定Kd＝0.5，逐次增加Kd，观测风速变化直至开始震荡，记录当 前的Kd值，以当前Kd值乘以0.3作为微分调节系数整定结果。
[0022]本专利技术的优势在于：
[0023]1、系统送风风速传感器安装于送风管道上，利用32阶不等权重时域滤波 对风速进行滤波；
[0024]2、使用最小二乘法拟合出变频风机转速与送风风速的线性关系，实时计算 出当前风速下的风机转速，以及设定风速下变频风机的计算转速；
[0025]3、变频风机的转速控制使用符合系统特性的PID控制器，具体的控制参数 使用工
程整定PID进行计算；
[0026]4、系统运行稳定，对风速控制准确，抖动小，绿色环保，节能减排。
附图说明
[0027]图1为本专利技术洁净空调系统结构示意图；
[0028]图2为32阶不等权重滑动滤波器控制流程图；
[0029]图3为PID控制器结构示意图；
[0030]图4为PID调节流程图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0032]结合图1
‑
4，系统主要的执行器和测量器件如下：
[0033]PDS1预热段差压开关、PDS2中段差压开关、PDS3送风段差压开关、ST1 送风风速变送器、V1新风阀、M1送风风机；
[0034]空调系统启动后，自动打开新风送风阀V1，ST1开始测量送风风速，M1 变频风机启动根据风速动作调节送风风机运行频率，PDS1、PDS2、PDS3风压 开关检测送风段的差压，差压预警保护启动。
[0035]送风风速变送器ST1采集送风段的风速，算法使用32阶不等权重滑动滤 波器，对系统的送风风速进行时域滤波处理，具体的计算公式如下：
[0036][0037]其中ST(n)为n时刻滤波处理之后的系统风速计算值；
[0038]A(n
‑
k)为滤波权重系数，并且满足以下条件：具体的取值 图2；
[0039]st(n
‑
k)为之前n
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型智能洁净空调风速控制方法，其特征是：采用如下空调系统，空调系统包括预热段、中段、送风段，预热段设置预热段压差开关，中段设置中段压差开关，送风段设置送风段压差开关，空调系统进口设置新风阀，空调系统出口设置送风风速变速器，中段里设置送风风机；空调系统启动后，打开新风送风阀，送风风速变速器开始测量送风风速，送风风机启动，根据风速动作调节送风风机运行频率，预热段压差开关、中段压差开关、送风段压差开关检测送风段的差压，差压预警保护启动；送风风速变送器采集送风段的风速，使用32阶不等权重滑动滤波器，对空调系统的送风风速进行时域滤波处理，具体的计算公式如下：其中ST(n)为n时刻滤波处理之后的系统风速计算值；A(n
‑
k)为滤波权重系数，并且满足以下条件：具体对应关系如下：kA(n
‑
k)kA(n
‑
k)kA(n
‑
k)kA(n
‑
k)1391.1170.9250.6522101.1180.9260.6532111190.8270.541.5121200.8280.551.5131210.75290.461.5141220.75300.471.25150.9230.7310.381.25160.9240.7320.3st(n
‑
k)为之前n
‑
k时刻的实时测量风速；滤波之后的风速使用最小二乘法拟合出送风风机风速曲线，对风速和送风风机转速进行计算：已知在平直管道内，风速与送风电机转速的一次方成正比，假设风速为y，电机转速为x，则y＝F(x)关系近似为y＝kx+b，k、b为待定系数，假设当变频电机PWM功率为100％时送风电机达到最大转...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯贵墨，王汉雄，王云阳，高树宇，刘涛，王硕，高斌，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零三研究所，
类型：发明
国别省市：