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CN104748301B - 一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法及系统 - Google Patents

一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法及系统。方法如下：中央空调温度控制系统的温度控制器根据T1＝T2+[‑2k(t‑t0·n)/3+X2/3]3/2计算输出冷/热气的温度数据T1并控制制冷/热模块输出温度数据T1对应的冷/热气，X为第一室内温度数据与期望温度数据之间的初始温度差，T1和T2分别为当前时刻输出冷/热气的温度数据和室内温度数据，t为当前时刻与初始时刻之间的时间间隔，t0为输出冷/热气后与下一次采集第二室内温度数据之间的时间间隔，n为采集第二室内温度数据的次数，且k满足0＜k≤30；当t‑t0·n小于第一预设时间时重复上述过程直至t‑t0·n大于等于第一预设时间，第一预设时间范围为(3X2/3/2k)‑0.01s～(3X2/3/2k)+0.01s。该方法及系统能在有限的时间内消除稳态误差。

Description

一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法及系统
技术领域
本发明涉及中央空调温度控制系统，更具体地说，涉及一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法及系统。
背景技术
中央空调温度控制系统作为地铁运营系统的一个重要组成部分，通风空调系统消耗的能源费用约占地铁建筑总能耗的40％-60％。因此，通风空调系统的节能降耗对于降低运营成本和提升地铁的绿色形象都有积极的影响。中央空调温度控制系统始终存在稳态误差的情况依然没有得到有效的解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法，依次包括下述步骤：
A.设定期望温度数据；
B.初始时刻，采集第一室内温度数据并输出至中央空调温度控制系统的温度控制器；
C.所述温度控制器判断所述期望温度数据与所述第一室内温度数据是否相同，若否,则根据所述期望温度数据控制所述中央空调工作，并计算所述期望温度数据与所述第一室内温度数据之间的初始温度差X；
D.经过时间t0后至下一时刻，采集所述下一时刻的第二室内温度数据T2并输出至所述温度控制器，所述温度控制器控制所述中央空调温度控制系统的制冷/热模块输出温度为T1的冷/热气，且T1满足T1＝T2+[-2k(t-t0·n)/3+X2/3]3/2,其中t为所述下一时刻距离所述初始时刻的时间间隔,n为采集所述第二室内温度数据的次数，且k满足0＜k≤30；
E.判断t-t0·n是否大于等于第一预设时间，若否，则执行步骤D，且所述第一预设时间范围为(3X2/3/2k)-0.01s～(3X2/3/2k)+0.01s。
优选地，所述步骤E之后还包括下述步骤:
F.当t-t0·n大于等于所述第一预设时间时,所述温度控制器停止控制所述制冷/热模块输出冷/热气。
优选地，所述步骤F之后还包括下述步骤：
G.经过第二预设时间后，采集第三室内温度数据并输出至所述温度控制器，所述温度控制器判断所述第三室内温度数据是否偏离所述期望温度数据，若是，则执行所述步骤B。
优选地，所述时间t0满足25s≤t0≤35s。
本发明还提供一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的系统，包括中央空调温度控制系统，所述中央空调温度控制系统包括温度设定模块、温度传感器、温度控制器、制冷/热模块，
所述温度设定模块，用于设定中央空调温度控制系统输出的期望温度数据并输出；
所述温度传感器，用于采集室内温度数据并输出；
所述温度控制器，与所述温度设定模块和所述温度传感器连接，用于接收所述温度设定模块输出的所述期望温度数据及所述温度传感器输出的所述室内温度数据，并判断所述室内温度数据与所述期望温度数据是否相同，若不同，则计算得到所述中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度数据，且生成温度控制指令输出，以控制输出所述温度数据对应温度的冷/热气，其中，计算所述中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度数据的计算公式为T1＝T2+[-2k(t-t0·n)/3+X2/3]3/2，T1和T2分别为当前时刻所述中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度数据和室内温度数据，t为当前时刻与初始时刻之间的时间间隔，t0为输出冷/热气后与下一次采集第二室内温度数据之间的时间间隔，X为所述期望温度数据与初始时刻第一室内温度数据之间的初始温度差,n为采集所述第二室内温度数据的次数，且k满足0＜k≤30；
所述制冷/热模块，与所述温度控制器连接，用于接收所述温度控制指令，产生并输出所述温度数据对应的冷/热气。
优选地，所述温度控制器包括数据处理模块和指令生成模块，
所述数据处理模块，用于接收所述温度设定模块输出的所述期望温度数据及所述温度传感器输出的所述室内温度数据，并判断所述室内温度数据与所述期望温度数据是否相同，若不同，则计算得到所述中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度数据并输出，
所述指令生成模块，与所述数据处理模块连接，用于接收所述数据处理模块输出的所述温度数据并生成所述温度控制指令输出，以控制所述制冷/热模块输出所述温度数据对应的冷/热气。
优选地，所述温度控制器还包括温度偏离判断模块，与所述数据处理模块连接用于接收所述温度传感器输出的所述室内温度数据和所述温度设定模块输出的所述期望温度数据，并判断所述室内温度数据是否偏离所述期望温度数据，若是，则控制所述数据处理模块开始工作。
优选地，所述温度控制器还包括时间设定模块，用于控制所述温度控制器在预设时间后停止控制所述制冷/热模块输出冷/热气。
实施本发明的一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法及系统，具有以下有益效果：通过温度控制器计算设定的期望温度数据与初始时刻第一室内温度数据之间的初始温度差X，在温度控制器内设置计算公式T1＝T2+[-2k(t-t0·n)/3+X2/3]3/2，T2为室内温度数据，T1为中央空调温度控制系统输出的冷/热气温度，t为所述温度控制器控制所述中央空调温度控制系统的制冷/热模块输出温度为T1的冷/热气与初始时刻的时间间隔，根据计算公式T1＝T2+[-2k(t-t0·n)/3+X2/3]3/2调节中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度，使得中央空调温度控制系统在有限的时间内可以将稳态误差缩减为零。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的系统原理示意图；
图2是本发明消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法流程示意图；
图3是实施本发明消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法得到的仿真实验结果图。
具体实施方式
如图1所示，图1为消除中央空调温度控制系统稳态误差的系统原理示意图，中央空调温度控制系统包括中央空调温度控制系统1，中央空调温度控制系统1包括温度设定模块11、温度控制器12、温度传感器13、制冷/热模块14。
温度设定模块11用于设定中央空调温度控制系统1输出的期望温度数据并输出。
温度传感器13用于采集室内温度数据并输出。
温度控制器12与温度设定模块11和温度传感器13连接，用于接收温度设定模块11输出的期望温度数据及温度传感器13输出的室内温度数据，并判断室内温度数据与期望温度数据是否相同，若不同，则计算得到中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度数据，且生成温度控制指令输出，以控制输出该温度数据对应温度的冷/热气，其中，计算中央空调温度控制系统1输出冷/热气的温度数据的计算公式为T1＝T2+[-2k(t-t0·n)/3+X2/3]3/2，T1和T2分别为当前时刻中央空调温度控制系统1输出冷/热气的温度数据和室内温度，t为当前时刻与初始时刻之间的时间间隔，t0为输出冷/热气后与下一次采集第二室内温度数据之间的时间间隔，X为期望温度数据与初始时刻第一室内温度数据之间的初始温度差,n为采集第二室内温度数据的次数，n由温度控制器12根据接收来自温度传感器13输出的第二室内温度数据的次数累计得到，其中0＜k≤30。
制冷/热模块14与温度控制器12连接，用于接收温度控制指令，产生并输出该温度数据对应温度的冷/热气。
温度控制器12包括数据处理模块121和指令生成模块122。
数据处理模块121用于接收温度设定模块11输出的期望温度数据及温度传感器13输出的室内温度数据，并判断该室内温度数据与期望温度数据是否相同，若不同，则计算得到中央空调温度控制系统1输出冷/热气的温度数据并输出。
指令生成模块122与数据处理模块121连接，用于接收数据处理模块121输出的温度数据并生成温度控制指令输出，以控制制冷/热模块14输出温度数据对应温度的冷/热气。
温度控制器12还包括温度偏离判断模块123，与数据处理模块121连接，用于接收温度传感器13输出的室内温度数据和温度设定模块11输出的期望温度数据，并判断室内温度数据是否偏离期望温度数据，若是，则控制数据处理模块121开始工作。
温度控制器12还包括时间设定模块124，时间设定模块124用于控制温度控制器12在预设时间后停止控制制冷/热模块14输出冷/热气。
在另一实施例中，提供了一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法，消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法流程示意图如图2所示，包括下述步骤：
S1.通过中央空调温度控制系统1的温度设定模块11设定期望温度数据。
S2.初始时刻，温度传感器13采集第一室内温度数据并输出至中央空调温度控制系统1的温度控制器12。
S3.中央空调温度控制系统1的温度控制器12判断期望温度数据与第一室内温度数据是否相同，若期望温度数据与第一室内温度数据相同，则执行步骤S7，若期望温度数据与第一室内温度数据不同,则执行步骤S4。具体而言，温度控制器12中的数据处理模块121接收了温度设定模块11输出的期望温度数据和温度传感器13输出的第一室内温度数据后进行判断，若期望温度数据和第一室内温度数据相同，则将判断结果输出至温度控制器12内部的指令生成模块122，指令生成模块122发出停止输出冷/热气指令至中央空调温度控制系统1的制冷/热模块14，制冷/热模块14接收停止输出冷/热气指令后停止工作，从而停止输出冷/热气。
S4.中央空调温度控制系统1根据期望温度数据进行工作。具体而言，通过温度控制器12控制中央空调温度控制系统1的制冷/热模块14输出期望温度数据对应温度的冷/热气并通过温度控制器12计算期望温度数据与第一室内温度数据之间的初始温度差X。温度控制器12中的数据处理模块121接收温度设定模块11输出的期望温度数据和温度传感器13输出的第一室内温度数据进行计算得到初始温度差X。
S5.经过时间t0后至下一时刻，温度传感器13采集第二室内温度数据T2并输出至温度控制器12，温度控制器12控制中央空调温度控制系统1的制冷/热模块14输出温度为T1的冷/热气，且T1满足T1＝T2+[-2k(t-t0·n)/3+X2/3]3/2,t为上述下一时刻距离初始时刻的时间间隔，n为采集第二室内温度数据的次数,其中0＜k≤30。上述时间t0满足25s≤t0≤35s，在本实施例中，t0可以取30s。具体而言，计算制冷/热模块14输出冷/热气的温度T1由温度控制器12内部的数据处理模块121执行，数据处理模块121计算出制冷/热模块14输出冷/热气的温度T1后输出至指令生成模块122，指令生成模块122根据计算出来的温度T1生成温度控制指令并输出至制冷/热模块14，制冷/热模块14接收温度控制指令后生成并输出温度为T1的冷/热气。
S6.时间设定模块124判断t与t0·n之差(t-t0·n)是否大于等于第一预设时间，且第一预设时间范围为(3X2/3/2k)-0.01s～(3X2/3/2k)+0.01s,0＜k≤30，本实施例中第一预设时间可大约设置为3X2/3/2k，若t-t0·n不大于等于第一预设时间，则回到步骤S5，若t-t0·n大于等于第一预设时间，则时间设定模块124控制温度控制器12执行步骤S7。具体而言，当t-t0·n为3X2/3/2k时，中央空调温度控制系统1的稳态误差为零。
S7.温度控制器12停止控制制冷/热模块14输出冷/热气。
S8.经过第二预设时间后，温度传感器13采集第三室内温度数据并输出至温度控制器12，温度控制器12判断第三室内温度数据是否偏离期望温度数据，若是，则执行步骤S2，回到步骤S2的时刻为初始时刻。当然，也可以是温度控制器12判断第三室内温度数据是否偏离期望温度数据且偏离的幅度超过预设值，若是，则执行步骤S2。
如图3所示，图3是实施本发明消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法得到的仿真实验结果图，横坐标表示t-t0·n，在初始温度差X为5且k＝1时，大约当t-t0·n为4.5s时，中央空调温度控制系统1的稳态误差为零。
上述的中央空调温度控制系统1输出的冷/热气既可以是降温的冷气，也可以是升温的热气。
综上所述，在中央空调温度控制系统1开启的初始时刻，通过温度设定模块11设定期望温度数据输出至温度控制器12，再通过温度传感器13采集初始时刻第一室内温度数据输出至温度控制器12，温度控制器12判断第一温度数据与期望温度数据是否相同，若相同，则温度控制器12停止控制制冷/热模块14输出冷/热气，若不同，则温度控制器12计算期望温度数据与第一室内温度数据之间的初始温度差X，经过时间t0之后，根据采集到的第二室内温度数据T2计算得到中央空调温度控制系统1的制冷/热模块14输出冷/热气的温度T1，温度控制器12根据温度传感器采集到的室内温度数据连续调整中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度，直至t-t0·n大于等于第一预设时间，第一预设时间大约等于3X2/3/2k，当t-t0·n大约为3X2/3/2k时，稳态误差为零，期望温度输出与采集到的室内温度数据相同。
当期望温度数据和采集到的室内温度数据相同时，也即是消除了中央空调温度控制系统中央空调温度控制系统1的稳态误差，避免了温度传感器13不停地采集室内温度数据，再由温度控制器12不停地调整输出冷/热气的温度，温度控制器12可一直控制制冷/热模块14输出期望温度数据对应温度的冷/热气，室内温度趋于平衡态，中央空调温度控制系统1的温度传感器13可不再采集室内温度数据并输出至温度控制器12，由温度控制器12调节输出冷/热气的温度，制冷/热模块14可以短暂地停止工作，直至室内温度偏离了期望温度数据或者偏离期望温度数据超过了一定的幅度，这样便减少了制冷/热模块14再制冷的过程中的能源消耗。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法，其特征在于，依次包括下述步骤：
A.设定期望温度数据；
B.初始时刻，采集第一室内温度数据并输出至中央空调温度控制系统的温度控制器；
C.所述温度控制器判断所述期望温度数据与所述第一室内温度数据是否相同，若否,则根据所述期望温度数据控制所述中央空调工作，并计算所述期望温度数据与所述第一室内温度数据之间的初始温度差X；
D.经过时间t0后至下一时刻，采集所述下一时刻的第二室内温度数据T2并输出至所述温度控制器，所述温度控制器控制所述中央空调温度控制系统的制冷/热模块输出温度为T1的冷/热气，且T1满足T1＝T2+[-2k(t-t0·n)/3+X2/3]3/2,其中t为所述下一时刻距离所述初始时刻的时间间隔,n为采集所述第二室内温度数据的次数，且k满足0＜k≤30；
E.判断t-t0·n是否大于等于第一预设时间，若否，则执行步骤D，且所述第一预设时间范围为(3X2/3/2k)-0.01s～(3X2/3/2k)+0.01s。
2.根据权利要求1所述的消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法，其特征在于，所述步骤E之后还包括下述步骤:
F.当t-t0·n大于等于所述第一预设时间时,所述温度控制器停止控制所述制冷/热模块输出冷/热气。
3.根据权利要求2所述的消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法，其特征在于，所述步骤F之后还包括下述步骤：
G.经过第二预设时间后，采集第三室内温度数据并输出至所述温度控制器，所述温度控制器判断所述第三室内温度数据是否偏离所述期望温度数据，若是，则执行所述步骤B。
4.根据权利要求3所述的消除中央空调温度控制系统稳态误差的方法，其特征在于，所述时间t0满足25s≤t0≤35s。
5.一种消除中央空调温度控制系统稳态误差的系统，包括中央空调温度控制系统，其特征在于，所述中央空调温度控制系统包括温度设定模块、温度传感器、温度控制器、制冷/热模块，
所述温度设定模块，用于设定中央空调温度控制系统输出的期望温度数据并输出；
所述温度传感器，用于采集室内温度数据并输出；
所述温度控制器，与所述温度设定模块和所述温度传感器连接，用于接收所述温度设定模块输出的所述期望温度数据及所述温度传感器输出的所述室内温度数据，并判断所述室内温度数据与所述期望温度数据是否相同，若不同，则计算得到所述中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度数据，且生成温度控制指令输出，以控制输出所述温度数据对应温度的冷/热气，其中，计算所述中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度数据的计算公式为T1＝T2+[-2k(t-t0·n)/3+X2/3]3/2，T1和T2分别为当前时刻所述中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度数据和室内温度数据，t为当前时刻与初始时刻之间的时间间隔，t0为输出冷/热气后与下一次采集第二室内温度数据之间的时间间隔，X为所述期望温度数据与初始时刻第一室内温度数据之间的初始温度差,n为采集所述第二室内温度数据的次数，且k满足0＜k≤30；
所述制冷/热模块，与所述温度控制器连接，用于接收所述温度控制指令，产生并输出所述温度数据对应的冷/热气。
6.根据权利要求5所述的消除中央空调温度控制系统稳态误差的系统，其特征在于，所述温度控制器包括数据处理模块和指令生成模块，
所述数据处理模块，用于接收所述温度设定模块输出的所述期望温度数据及所述温度传感器输出的所述室内温度数据，并判断所述室内温度数据与所述期望温度数据是否相同，若不同，则计算得到所述中央空调温度控制系统输出冷/热气的温度数据并输出，
所述指令生成模块，与所述数据处理模块连接，用于接收所述数据处理模块输出的所述温度数据并生成所述温度控制指令输出，以控制所述制冷/热模块输出所述温度数据对应的冷/热气。
7.根据权利要求6所述的消除中央空调温度控制系统稳态误差的系统，其特征在于，所述温度控制器还包括温度偏离判断模块，与所述数据处理模块连接用于接收所述温度传感器输出的所述室内温度数据和所述温度设定模块输出的所述期望温度数据，并判断所述室内温度数据是否偏离所述期望温度数据，若是，则控制所述数据处理模块开始工作。
8.根据权利要求6或7所述的消除中央空调温度控制系统稳态误差的系统，其特征在于，所述温度控制器还包括时间设定模块，用于控制所述温度控制器在预设时间后停止控制所述制冷/热模块输出冷/热气。
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