專利名稱：空調(diào)器的溫度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是利用模糊推理法(Fuzzy logic)快速控制空調(diào)器溫度的空調(diào)器的溫度控制裝置，該裝置根據(jù)設(shè)定溫度、設(shè)定的室溫和檢測(cè)到的室溫之間的溫度誤差以及溫度誤差的變化速率來(lái)補(bǔ)償溫度誤差。
美國(guó)專利US5 410 890公開(kāi)了常用的空調(diào)器溫度控制裝置。上述專利所描述的空調(diào)器溫度控制裝置示于

圖1中，該裝置包括一個(gè)模糊控制存儲(chǔ)單元21，一個(gè)控制裝置23，一個(gè)室溫檢測(cè)單元24和一個(gè)室溫變化計(jì)算單元25，模糊控制存儲(chǔ)單元21用于存儲(chǔ)屬籍函數(shù)的控制規(guī)則，控制裝置23根據(jù)存儲(chǔ)在模糊控制存儲(chǔ)單元21中的屬籍函數(shù)控制規(guī)則利用設(shè)定的室溫和檢測(cè)到的室溫之間的溫度誤差(輸入1)和室溫的變化(輸入2)進(jìn)行模糊推理計(jì)算并用于輸出壓縮機(jī)22的變化頻率，室溫檢測(cè)單元24用于檢測(cè)室溫。
在空調(diào)器溫度控制裝置中，根據(jù)存儲(chǔ)在模糊控制存儲(chǔ)單元21中的屬籍函數(shù)(membership function)控制規(guī)則，通過(guò)輸入設(shè)定的室溫和檢測(cè)到的室溫之間的溫度誤差(輸入1)和輸入室溫變化(輸入2)進(jìn)行模糊推理計(jì)算。利用模糊計(jì)算結(jié)果控制壓縮機(jī)22的輸出變化頻率，由此按照每個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔(t秒)改變壓縮機(jī)的頻率，從而控制室溫。
用室溫檢測(cè)單元24檢測(cè)室溫(Tr)，這樣，一旦檢測(cè)了室溫，室溫變化計(jì)算單元25就算出室溫變化速率。如果室溫變化很快，以致于比設(shè)定室溫變化值大時(shí)，控制裝置23直接進(jìn)行模糊推理計(jì)算，以改變壓縮機(jī)22的頻率。
但是，當(dāng)通過(guò)輸入設(shè)定的室溫和檢測(cè)到的室溫之間的溫度誤差和輸入室溫變化速率進(jìn)行模糊推理計(jì)算來(lái)改變壓縮機(jī)頻率時(shí)，則在現(xiàn)有空調(diào)器的溫度控制裝置中出現(xiàn)如下一些問(wèn)題如果設(shè)定的室溫和檢測(cè)到的室溫之間的溫度誤差很大，則不能很快地對(duì)溫差進(jìn)行補(bǔ)償，從而不能快速執(zhí)行理想的空調(diào)運(yùn)行，即使溫度誤差不大，所檢測(cè)到的室溫也不能精確地與設(shè)定室溫匹配，因此不能滿足用戶舒適的需求。
本發(fā)明旨在克服上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種空調(diào)器溫度控制裝置，通過(guò)在比例加積分(PI)控制單元前端裝配一個(gè)整體模糊補(bǔ)償單元，本發(fā)明的空調(diào)器溫度控制裝置可以快速地控制室溫，由此進(jìn)行模糊推理，以補(bǔ)償設(shè)定的室溫和檢測(cè)到的室溫之間的溫度誤差。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所提供的空調(diào)器溫度控制裝置包括用于設(shè)定室溫的遙控信號(hào)接收設(shè)備；用于檢測(cè)室溫的溫度檢測(cè)設(shè)備；和用于通過(guò)輸入設(shè)定的室溫及檢測(cè)到的室溫和設(shè)定的室溫之間的溫度誤差進(jìn)行模糊推理，補(bǔ)償溫度誤差，以便利用輸入補(bǔ)償?shù)臏囟日`差線性控制壓縮機(jī)頻率的控制設(shè)備。
為了充分理解本發(fā)明的上述特性和目的，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖1是傳統(tǒng)空調(diào)器溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明空調(diào)器室內(nèi)單元的透視圖；圖3是安裝在墻壁上的室內(nèi)單元的側(cè)視圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的空調(diào)器溫度控制裝置的方框圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的空調(diào)器溫度控制裝置的模糊推理法的方框圖；圖6是作為整體模糊推理補(bǔ)償單元輸入的設(shè)定室溫的屬籍函數(shù)；圖7是作為整個(gè)前端模糊推理補(bǔ)償單元輸入的溫度誤差的屬籍函數(shù)；圖8是輸入和輸出規(guī)則的圖表，該圖表表示整體模糊推理補(bǔ)償單元的輸入和輸出關(guān)系。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。如圖2所示，空調(diào)器包括一個(gè)主體室內(nèi)單元(下面稱之為室內(nèi)單元)、在所述室內(nèi)單元前方上部配置了用于吸進(jìn)室內(nèi)空氣的吸氣口3、在所述室內(nèi)單元前方下部配置了用于排出與熱交換器換過(guò)熱的室內(nèi)空氣(熱空氣或冷氣)的排氣口5。
此外，在排氣口5的右側(cè)配置有接收遙控器發(fā)出的遙控信號(hào)的遙控信號(hào)接收單元7，在排氣口5處配置有垂直控制通過(guò)排氣口5排放到室內(nèi)氣流方向的空氣導(dǎo)向葉片11。
遙控器9具有若干控制空調(diào)器的功能鍵，這些功能例如包括設(shè)定運(yùn)行模式(自動(dòng)，冷卻，除濕，送風(fēng)等)、運(yùn)行啟動(dòng)和運(yùn)行結(jié)束、設(shè)定室溫、送風(fēng)方向和通過(guò)排氣口5排放的空氣量。
圖3是圖2所示的室內(nèi)單元的側(cè)視圖。在所有的附圖中，相同的標(biāo)號(hào)和符號(hào)用來(lái)表示相同或等同部件或部分，為描述簡(jiǎn)單起見(jiàn)，省略對(duì)這些標(biāo)號(hào)的描述。
如圖3所示，在室內(nèi)單元中，吸氣口3的后面配置有一個(gè)長(zhǎng)形熱交換器13，在熱交換器13的后面配置有一個(gè)室內(nèi)風(fēng)扇15，通過(guò)與冷卻劑的蒸發(fā)潛熱進(jìn)行熱交換，上述熱交換器將空氣換熱變成冷或熱空氣，上述室內(nèi)風(fēng)扇15通過(guò)吸氣口3吸入室內(nèi)空氣，并通過(guò)排氣口5將與熱交換器換過(guò)熱的空氣排到室內(nèi)。
此外，在室內(nèi)單元1中設(shè)置有一個(gè)管件(duct member)17，該管件引導(dǎo)經(jīng)吸氣口3吸入的空氣氣流和經(jīng)排氣口5排出的空氣氣流。
下面結(jié)合圖4和5描述空調(diào)器的溫控電路。如圖4和5所示，電源設(shè)備100將電源端(未示出)供給的市用交流電轉(zhuǎn)變成空調(diào)器運(yùn)行所需的預(yù)定電壓的直流電，并將該直流電輸出。
當(dāng)用戶在功能鍵上手動(dòng)地設(shè)定運(yùn)行模式(自動(dòng)，冷卻，除濕，送風(fēng)等)、室溫、送風(fēng)方向等時(shí)，遙控信號(hào)接收設(shè)備102接收遙控器9發(fā)出的紫外光(ultravidt light)信號(hào)。室溫檢測(cè)設(shè)備104檢測(cè)由吸氣口3吸入的室內(nèi)空氣的溫度(Tr)。
控制設(shè)備106是微機(jī)，在接收了電源設(shè)備100輸出的直流電壓使空調(diào)器初始化和測(cè)定了通過(guò)遙控信號(hào)接收設(shè)備102接收的由用戶用紫外光信號(hào)所設(shè)定的運(yùn)行狀況后微機(jī)控制空調(diào)器的整體運(yùn)行。
控制設(shè)備106包括根據(jù)輸入的設(shè)定室溫(Ts)和所測(cè)室溫(Tr)之間的溫度誤差(Te)進(jìn)行模糊推理的整體模糊補(bǔ)償單元30(Te＝Is-Tr)，以便補(bǔ)償溫度誤差；和利用輸入補(bǔ)償?shù)臏囟日`差進(jìn)行線性控制的PI控制單元40，補(bǔ)償溫度誤差加有從整體模糊補(bǔ)償單元30輸出的補(bǔ)償項(xiàng)(r)以及溫度誤差(Te)。
壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備110根據(jù)室溫檢測(cè)設(shè)備104測(cè)檢到的室溫(Tr)和用戶設(shè)定的室溫(Ts)之間的室溫誤差接收控制設(shè)備106輸出的控制信號(hào)，以便驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)111。風(fēng)向控制設(shè)備112接收控制設(shè)備106輸出的控制信號(hào)，根據(jù)用戶通過(guò)遙控器9設(shè)定的送風(fēng)方向來(lái)控制經(jīng)排氣口5排出的空氣方向，以便驅(qū)動(dòng)風(fēng)向電機(jī)113，使風(fēng)向葉片11運(yùn)動(dòng)。
此外，風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備114接收控制設(shè)備106輸出的控制信號(hào)，根據(jù)用戶通過(guò)遙控器9設(shè)定的送風(fēng)方向來(lái)控制經(jīng)排氣口5排出的送風(fēng)速度。顯示設(shè)備116顯示運(yùn)行模式(自動(dòng)，冷卻，除濕，送風(fēng)，加熱等)、遙控器9設(shè)定的溫度(Ts)以及空調(diào)器的總的運(yùn)行狀態(tài)。
如圖5所示，整體模糊補(bǔ)償設(shè)備30包括一個(gè)用于輸入由遙控信號(hào)接收設(shè)備102設(shè)定的室溫(Ts)和溫度誤差(Te)作模糊計(jì)算的模糊單元31；一個(gè)利用在模糊單元31中作過(guò)模糊計(jì)算的溫度誤差(Te)和設(shè)定溫度(Ts)根據(jù)最大-最小模糊法進(jìn)行模糊推理的模糊推理單元32；和一個(gè)根據(jù)模糊推理單元32求得的最小和最大輸出值計(jì)算各輸出值所占區(qū)域的非模糊單元33，用于確定區(qū)域的重心(weight center)，并將該區(qū)域重心加到溫度誤差(Te)中，將其取作為補(bǔ)償?shù)臏囟日`差。
圖6示出的是向整體模糊補(bǔ)償單元30輸入的設(shè)定室溫(Ts)的屬籍函數(shù)，即空調(diào)器冷量(cooling capacity)易于變化的溫度范圍18℃至30℃時(shí)的輸入屬籍函數(shù)。
在圖6中，符號(hào)M，L和H分別表示設(shè)定室溫的“中溫范圍”，“低溫范圍”和“高溫范圍”。圖7示出的是輸入到整體模糊補(bǔ)償單元30中的溫度誤差(Te)的屬籍函數(shù)。該圖所示的屬籍函數(shù)的溫度范圍是-1℃至10℃，溫度誤差是設(shè)定室溫(Ts)和檢測(cè)到的室溫(Tr)之間的溫度誤差。
在圖7中，符號(hào)ZE，NE，PS和PB分別表示“沒(méi)有”、“低”““稍高”和“很高”的溫度誤差(Te)。圖8是輸入和輸出規(guī)則的圖表，該圖表表示整體模糊補(bǔ)償單元30的輸入和輸出關(guān)系，即表示補(bǔ)償項(xiàng)的模糊控制規(guī)則的圖表，該補(bǔ)償項(xiàng)作為設(shè)定溫度和溫度誤差(Te)的輸入值的結(jié)果。
下面描述空調(diào)器控制裝置的運(yùn)行效果。首先，當(dāng)通電時(shí)，電源設(shè)備100(未示出)將交流電源終端供給的市用交流電壓轉(zhuǎn)變成驅(qū)動(dòng)空調(diào)器所需的預(yù)定電壓的直流電，并將該直流電輸出給各個(gè)電路和控制設(shè)備106。
所以，控制設(shè)備106利用電源設(shè)備100輸出的直流電壓使空調(diào)器初始化。此時(shí)，用戶通過(guò)遙控器9設(shè)定運(yùn)行模式(例如冷卻)和室溫(Ts)及所需的送風(fēng)方向，并按下啟動(dòng)空調(diào)器的啟動(dòng)鍵。
在遙控器中，與功能鍵相應(yīng)的遙控信號(hào)由預(yù)定的協(xié)議進(jìn)行編纂(codify)，以解調(diào)發(fā)出的紫外光信號(hào)。當(dāng)從遙控器9中發(fā)出紫外光信號(hào)時(shí)，則遙控信號(hào)接收設(shè)備102將紫外光信號(hào)解調(diào)成電信號(hào)發(fā)送到控制設(shè)備106中。
因此，控制設(shè)備106向風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備114輸出驅(qū)動(dòng)室內(nèi)風(fēng)扇15的控制信號(hào)，使空調(diào)器進(jìn)行冷卻運(yùn)行。此后，風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備114控制室內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)115的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，根據(jù)設(shè)定的送風(fēng)方向驅(qū)動(dòng)室內(nèi)風(fēng)扇15。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)室內(nèi)風(fēng)扇15時(shí)，室內(nèi)空氣經(jīng)吸氣口3吸入，室溫檢測(cè)設(shè)備104檢測(cè)經(jīng)吸氣口30吸入的室內(nèi)空氣的溫度，控制設(shè)備106接收由室溫檢測(cè)設(shè)備104檢測(cè)的室溫的模擬數(shù)據(jù)，以便將其轉(zhuǎn)變成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
然后，控制設(shè)備106利用設(shè)定的室溫(Ts)和室溫檢測(cè)設(shè)備104檢測(cè)到的室溫(Tr)計(jì)算溫度誤差(Te)，整體模糊補(bǔ)償單元30的模糊單元31結(jié)合圖6和圖7的屬籍函數(shù)和圖8的控制規(guī)則圖表用設(shè)定室溫(Ts)和溫度誤差(Te)來(lái)計(jì)算下面的補(bǔ)償項(xiàng)(r)r=Σl=112wiyiΣl=112wi,i=1,......12]]>此處，r是補(bǔ)償項(xiàng)，這是整體模糊補(bǔ)償單元30的輸出，Wi是各控制規(guī)則的相容度值(compatibility degree value)表示由用控制規(guī)則圖表中給出的兩個(gè)輸入值計(jì)算的各個(gè)相容度函數(shù)求得的最小相容值。此外，yi是由圖8所示的控制規(guī)則圖表得到的值，即在-3至3之間。上述模糊推理是用來(lái)通過(guò)12個(gè)重量和中心值(weight and central valus)計(jì)算出加權(quán)和的補(bǔ)償項(xiàng)(r)。
因此，上述公式表示在模糊推理單元32和非模糊單元33中執(zhí)行模糊推理計(jì)算的整個(gè)過(guò)程。將補(bǔ)償項(xiàng)(r)加到溫度差(Te)中，以便求得補(bǔ)償溫度誤差(e′)。
接著，PI控制設(shè)備40用補(bǔ)償?shù)臏囟日`差(e′)來(lái)計(jì)算最終的控制輸出值，該值中有一項(xiàng)與e′正比，還有一項(xiàng)與e′的積分值成正比；下面為公式1和公式2比例項(xiàng)為一個(gè)常數(shù)與補(bǔ)償溫度誤差(e′)的乘積Up＝Kpe′…(1)積分項(xiàng)為Ui=KIΣτ=tote′(τ)----(2)]]>將比例項(xiàng)和積分項(xiàng)相加求得最終的壓縮機(jī)頻率。
壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率＝Up+Ui當(dāng)PI控制設(shè)備40輸出壓縮機(jī)頻率時(shí)，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備110根據(jù)最終的壓縮機(jī)頻率驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)111。
如果壓縮機(jī)111運(yùn)轉(zhuǎn)，則通過(guò)吸氣口3吸入的室內(nèi)空氣與流入熱交換器13中的冷卻劑的蒸發(fā)潛熱換熱變成冷空氣。在熱交換器13中換過(guò)熱的冷空氣向上運(yùn)動(dòng)，按照空氣導(dǎo)向葉片的角度進(jìn)行冷卻運(yùn)行，空氣導(dǎo)向葉片在排氣口5中垂直地上下擺動(dòng)(tilte)。
根據(jù)上面的描述可以清楚地看到，本發(fā)明的空調(diào)器溫度控制裝置的運(yùn)行效果在于當(dāng)設(shè)置在PI控制單元前的整體模糊補(bǔ)償單元用設(shè)定溫度和溫度誤差進(jìn)行模糊推理計(jì)算來(lái)補(bǔ)償設(shè)定室溫和檢測(cè)到的室溫之間的溫度誤差時(shí)，可以快速控制室內(nèi)溫度。
權(quán)利要求
1.一種空調(diào)器溫度控制裝置，包括用于設(shè)定室溫的遙控信號(hào)接收設(shè)備；用于檢測(cè)室溫的溫度檢測(cè)設(shè)備；和用于通過(guò)輸入設(shè)定的室溫及檢測(cè)到的室溫和設(shè)定的室溫之間的溫度誤差進(jìn)行模糊推理，并用于補(bǔ)償溫度誤差的控制設(shè)備，以便利用輸入該補(bǔ)償溫度誤差來(lái)線性控制壓縮機(jī)運(yùn)行頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器溫度控制裝置，其中，所述的控制設(shè)備包括根據(jù)利用設(shè)定室溫和設(shè)定室溫與所測(cè)室溫之間的溫度誤差進(jìn)行模糊推理的整體模糊補(bǔ)償單元，以便補(bǔ)償溫度誤差；和利用輸入的補(bǔ)償溫度誤差進(jìn)行線性控制的PI控制單元，補(bǔ)償溫度誤差加有從整體模糊補(bǔ)償單元輸出的補(bǔ)償項(xiàng)以及溫度誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器溫度控制裝置，其中，所述的整體模糊補(bǔ)償單元包括一個(gè)用于輸入由遙控信號(hào)接收設(shè)備設(shè)定的室溫和溫度誤差的模糊單元以便進(jìn)行模糊計(jì)算；一個(gè)利用在模糊單元中作過(guò)模糊計(jì)算的溫度誤差和設(shè)定溫度根據(jù)最大-最小模糊法進(jìn)行模糊推理的模糊推理單元；和一個(gè)根據(jù)模糊推理單元求得的最小和最大輸出值計(jì)算各輸出值所占區(qū)域的非模糊單元，以便確定區(qū)域的重心，并將該區(qū)域重心加到溫度誤差中，將其取作為補(bǔ)償?shù)臏囟日`差。
全文摘要
一種空調(diào)器溫度控制裝置,包括:用于設(shè)定室溫的遙控信號(hào)接收設(shè)備;用于檢測(cè)室溫的溫度檢測(cè)設(shè)備;和用于通過(guò)輸入設(shè)定的室溫及測(cè)到的室溫和設(shè)定的室溫之間的溫度誤差來(lái)進(jìn)行模糊推理,并用于補(bǔ)償溫度誤差,以便利用輸入的補(bǔ)償溫度誤差線性控制壓縮機(jī)頻率的控制設(shè)備。
文檔編號(hào)G05D23/19GK1200462SQ9810385
公開(kāi)日1998年12月2日 申請(qǐng)日期1998年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月23日
發(fā)明者李宣雨 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社