一种空调器和控制方法与流程

1.本技术涉及空调控制技术领域，更具体地，涉及一种空调器和控制方法。


背景技术：

2.膨胀阀是空调系统的关键部件，膨胀阀的调节的速度以及稳定性关系到空调系统的稳定性及制冷制热的效果，间接影响用户的舒适度。当系统的稳定性差会出现长期波动，进而会影响空调的使用寿命。所以，膨胀阀的调节在空调系统中至关重要。
3.然而在现有技术中，由于在单元机系统里目前使用pid控制，pid控制的方式有响应速度慢，容易超调导致系统压力波动。并且当p、i、d系数确定以后，不能跟随系统的工作环境变化而变化，自适应性比较差。
4.因此，如何提出一种自适应性强的应用于空调器的控制方法，可以使空调器适应不同环境温度下，不同负荷下的系统调节需求，并可以通过快速调节膨胀阀使系统达到平衡状态，是目前有待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.由于在现有技术中存在空调器中膨胀阀的自适应性比较差，并且不能跟随系统的工作环境变化而变化的问题，本发明提供了一种空调器，包括:
6.冷媒循环回路，使冷媒在压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、四通阀和减压器组成回路中进行循环；
7.压缩机，用于进行将低温低压冷媒气体压缩成高温高压冷媒气体并排至冷凝器的工作；
8.室外热交换器和室内热交换器，其中，一个为凝缩器进行工作，另一个为蒸发器进行工作；
9.室内盘管温度传感器，用于检测室内盘管温度；
10.室外盘管温度传感器，用于检测室外盘管温度；
11.室外环境温度传感器，用于检测室外环境温度；
12.四通阀，用于控制所述冷媒回路中冷媒流向，以使室外热交换器和室内热交换器，作为冷凝器和蒸发器之间进行切换；
13.排气温度传感器，用于检测排气温度；
14.一些实施例中，所述控制器具体被配置为：
15.获取所述空调器在当前的调节周期的排气过热度，并根据所述排气过热度与预设的目标排气过热度生成与所述调节周期对应的偏差值；
16.确定所述调节周期对应的偏差值与上一个调节周期对应的偏差值之间的变化值；
17.在模糊控制表中查找与所述偏差值以及所述变化值对应的结果值，所述模糊控制表根据预设的隶属度函数生成；
18.根据所述空调器的室外侧的环境温度确定系数；
19.根据所述结果值以及所述系数生成调整步数；
20.基于所述调整步数对所述膨胀阀进行调整。
21.一些实施例中，所述隶属度函数至少包括：
22.所述空调器在运行过程中可允许的偏差值的最大正值以及最小负值、所述空调器在运行过程中可允许的变化值的最大正值以及最小负值、所述隶属度函数在所述偏差值达到最大正值时的输出量、所述隶属度函数在所述变化值达到最大正值时的输出量。
23.一些实施例中，所述控制器具体被配置为：
24.根据所述环境温度所处的温度区间，将所述系数设置为所述温度区间对应的数值。
25.一些实施例中，根据所述结果值以及所述系数生成调整步数，具体为：
26.result＝result＇/k；
27.其中，result为所述调整步数，result＇为所述结果值，k为所述系数。
28.一些实施例中，所述控制器还具体被配置为：
29.若所述调整步数大于0，将所述膨胀阀基于所述调整步数打开；
30.若所述调整步数小于0，将所述膨胀阀基于所述调整步数关闭；
31.若所述调整步数为0，保持所述膨胀阀当前开度。
32.相应的，本发明还提供了一种空调器控制方法，所述方法应用于包括冷媒循环回路、压缩机、室外热交换器和室内热交换器、室内盘管温度传感器和室外盘管温度传感器、室外环境温度传感器、四通阀、排气温度传感器和控制器的空调器中，所述方法包括:
33.获取所述空调器在当前的调节周期的排气过热度，并根据所述排气过热度与预设的目标排气过热度生成与所述调节周期对应的偏差值；
34.确定所述调节周期对应的偏差值与上一个调节周期对应的偏差值之间的变化值；
35.在模糊控制表中查找与所述偏差值以及所述变化值对应的结果值，所述模糊控制表根据预设的隶属度函数生成；
36.根据所述空调器的室外侧的环境温度确定系数；
37.根据所述结果值以及所述系数生成调整步数；
38.基于所述调整步数对所述膨胀阀进行调整。
39.一些实施例中，所述隶属度函数至少包括：
40.所述空调器在运行过程中可允许的偏差值的最大正值以及最小负值、所述空调器在运行过程中可允许的变化值的最大正值以及最小负值、所述隶属度函数在所述偏差值达到最大正值时的输出量、所述隶属度函数在所述变化值达到最大正值时的输出量。
41.一些实施例中，根据所述空调器的室外侧的环境温度确定系数，所述方法具体为：
42.根据所述环境温度所处的温度区间，将所述系数设置为所述温度区间对应的数值。
43.一些实施例中，根据所述结果值以及所述系数生成调整步数，具体为：
44.result＝result＇/k；
45.其中，result为所述调整步数，result＇为所述结果值，k为所述系数。一些实施例中，基于所述调整步数对所述膨胀阀进行调整，具体为：
46.若所述调整步数大于0，将所述膨胀阀基于所述调整步数打开；
47.若所述调整步数小于0，将所述膨胀阀基于所述调整步数关闭；
48.若所述调整步数为0，保持所述膨胀阀当前开度。
49.通过以上技术方案，获取所述空调器在当前的调节周期的排气过热度，并根据所述排气过热度与预设的目标排气过热度生成与所述调节周期对应的偏差值；确定所述调节周期对应的偏差值与上一个调节周期对应的偏差值之间的变化值；在模糊控制表中查找与所述偏差值以及所述变化值对应的结果值，所述模糊控制表根据预设的隶属度函数生成；根据所述空调器的室外侧的环境温度确定系数；根据所述结果值以及所述系数生成调整步数；基于所述调整步数对所述膨胀阀进行调整，从而可以使空调器适应不同环境温度，不同负荷下的系统调节需求，并可以通过快速调节膨胀阀使系统达到平衡状态。
附图说明
50.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
51.图1是示出实施方式的空调器的外观的立体图；
52.图2是示出实施方式的空调器的结构的概要的电路图；
53.图3是示出空调器的控制系统的结构的概要的框图；
54.图4是示出本发明实施例提出的一种空调器的结构示意图；
55.图5是示出本发明实施例提出的一种空调器控制方法的流程示意图；
56.图6是示出本发明实施例提出的一种隶属度函数；
57.图7是示出发明实施例提出的另一种空调器控制方法的流程示意图。
具体实施方式
58.下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
59.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
60.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
61.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
62.本技术中空调器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。
63.压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。
64.膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。
65.空调器的室外单元是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。
66.室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的冷却器。
67.图1所示的空调器1具备：室内机3，以室内挂机(图中示出)为例，室内挂机通常安装在室内壁面wl等上。再如，室内柜机(图中未示出)也是室内机的一种室内机形态。
68.室外机2，通常设置在户外，用于室内环境换热。另外，在图1示出中，由于室外机2隔着壁面wl位于与室内机3相反一侧的户外，用虚线来表示室外机2。
69.图2中示出空调器1电路结构，该空调器1具备制冷剂回路10，通过使制冷剂回路10中的制冷剂循环，能够执行蒸气压缩式制冷循环。使用连接配管4连接于室内机3和室外机2，以形成供制冷剂循环的制冷剂回路10。
70.此外，如图3中示出，空调器1具备控制部50以控制内部的空调器中各部件工作，以使空调器1各个部件运行实现空调器的各预定功能。其中，在空调器1中还附属有遥控器5，该遥控器5具有例如使用红外线或其他通信方式与控制部50进行通信的功能。遥控器5用于用户可以对空调器的各种控制，实现用户与空调器之间交互。
71.为进一步对本技术的方案进行描述，如图4所示为本技术实施例提出的一种空调器的结构示意图，具体为：
72.排气温度传感器101，用于检测排气温度。
73.控制器102被配置为，
74.获取所述空调器在当前的调节周期的排气过热度，并根据所述排气过热度与预设的目标排气过热度生成与所述调节周期对应的偏差值；
75.确定所述调节周期对应的偏差值与上一个调节周期对应的偏差值之间的变化值；
76.在模糊控制表中查找与所述偏差值以及所述变化值对应的结果值，所述模糊控制表根据预设的隶属度函数生成；
77.根据所述空调器的室外侧的环境温度确定系数；
78.根据所述结果值以及所述系数生成调整步数；
79.基于所述调整步数对所述膨胀阀进行调整。
80.为了更加精确的控制膨胀阀，在本技术的优选实施例中，本发明提出了一种控制方法可以应用在空调器的膨胀阀中，本发明中膨胀阀的控制方法是以特定的排气过热度作为目标排气过热度进行调节，只需要排气温度传感器和内外机的盘管温度，不需要吸气传感器的参与。利用排气过热度为目标排气过热度进行调节，能够更加真实的反应空调器的换热需求，根据需求调节膨胀阀的开度，然后通过调节冷媒的流量，达到满足房间制冷制热的目的，另外排气过热度的变化在全域环境温度范围内的变化相比排气温度的变化小得多，能够简便计算确定且控制精度高。
81.需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本技术所提出的一种具体实现方案，只需要排气温度传感器和内外机的盘管温度，通过其他方式获取排气过热度以及盘管温度均属于本技术的保护范围。
82.为了更加简洁的获取控制膨胀阀的结果数值，在本技术的优选实施例中，通过研究表明，对膨胀阀开度的调节结果需要根据环境温度的不同做出不同的处理，因此需要通过模糊算法计算出来调节结果，并且在全领域温度的工作状况下，仍然能够达到对膨胀阀的开度进行稳定调节的目的。并且本发明利用一元二次函数作为隶属度函数，其中，一元二次函数作为基础函数模型，计算起来相对简单，再转换为函数模型，当计算结果偏差较大的时候收敛速度快，偏差值较小时更加耐震荡。
83.本发明中控制膨胀阀利用的隶属度函数如图6所示，
84.其中，ψe是偏差值e的正向允许最大值，它代表在运行过程中控制器能够处理的最大正值，当实际控制参数超出此值时，将被控制器截断。ζe是指偏差值e是模糊集合p的核的元素时，输出量的精确值，也就是说偏差值e达到最大正值时对应的输出量。ωe是偏差值e的负向允许最大值(绝对值)，-ωe代表在运行过程中控制器能够处理的最小负值，当实际控制参数超出此值时，将被控制器截断。ηe是指当偏差值e是模糊集合n的核的元素时，输出量的精确值，也就是说偏差值e达到最小负值时对应的输出量。ψδ是微分值δe的正向允许最大值，它代表在运行过程中控制器能够处理的最大正值，当实际控制参数超出此值时，将被控制器截断。ξδ是指当微分值δe是模糊集合p的核的元素时，输出量的精确值，也就是说微分值δe达到正值最大时对应的输出量。ωδ是微分值δe的负向允许最大值，-ωδ代表在运行过程中控制器能够处理的最小值，当实际控制参数超出此值时，将被控制器截断。ηδ是指当微分值δe是模糊集合p的核的元素时，输出量的精确值，也就是说微分值δe达到最小值时对应的输出量。e则表示当前排气过热度跟目标排气过热度的偏差值，而δe表示所述偏差值和上个调节周期时刻的偏差值的变化值。
85.需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本技术所提出的一种具体实现方案，其他能够获取控制膨胀阀的结果数值的方式均属于本技术的保护范围。
86.为了获取排气过热度与目标排气过热度生成的偏差值，在本技术的优选实施例中，获取所述空调器在当前的调节周期的排气过热度，并根据所述排气过热度与预设的目标排气过热度生成与所述调节周期对应的偏差值。
87.具体的，在空调器中预设目标排气过热度的计算方法，先获取当前调节周期的排气过热度，并根据目标排气过热度与当前调节周期的排气过热度生成当前调节周期的偏差值。
88.需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本技术所提出的一种具体实现方案，不同的目标排气过热度的预设方式均属于本技术的保护范围。
89.在本技术的优选实施例中，确定所述调节周期对应的偏差值与上一个调节周期对应的偏差值之间的变化值。
90.为了获取调节膨胀阀的开度的结果值，在本技术的优选实施例中，在模糊控制表中查找与所述偏差值以及所述变化值对应的结果值，所述模糊控制表根据预设的隶属度函数生成。
91.具体的，所述模糊控制表根据图6中隶属度函数进行模糊化和清晰化后得到，在模糊控制表中查找与所述偏差值以及所述变化值对应的结果值。
92.需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本技术所提出的一种具体实现方案，不同的模糊控制表的生成方法的均属于本技术的保护范围。
93.在本技术的优选实施例中，根据所述空调器的室外侧的环境温度确定系数。
94.在本技术的优选实施例中，根据所述结果值以及所述系数生成调整步数。
95.在本技术的优选实施例中，基于所述调整步数对所述膨胀阀进行调整。
96.通过以上技术方案，获取所述空调器在当前的调节周期的排气过热度，并根据所述排气过热度与预设的目标排气过热度生成与所述调节周期对应的偏差值；确定所述调节周期对应的偏差值与上一个调节周期对应的偏差值之间的变化值；在模糊控制表中查找与所述偏差值以及所述变化值对应的结果值，所述模糊控制表根据预设的隶属度函数生成；根据所述空调器的室外侧的环境温度确定系数；根据所述结果值以及所述系数生成调整步数；基于所述调整步数对所述膨胀阀进行调整，从而可以使空调器适应不同环境温度，不同负荷下的系统调节需求，并可以通过快速调节膨胀阀使系统达到平衡状态。
97.与本技术实施例中的空调器相对应，本技术实施例还提出了一种空调器控制方法，所述方法应用于包括冷媒循环回路、压缩机、室外热交换器和室内热交换器、室内盘管温度传感器和室外盘管温度传感器、室外环境温度传感器、四通阀、排气温度传感器和控制器的空调器中，如图5所示，所述方法包括:
98.步骤201，获取所述空调器在当前的调节周期的排气过热度，并根据所述排气过热度与预设的目标排气过热度生成与所述调节周期对应的偏差值。
99.步骤202，确定所述调节周期对应的偏差值与上一个调节周期对应的偏差值之间的变化值。
100.步骤203，在模糊控制表中查找与所述偏差值以及所述变化值对应的结果值，所述模糊控制表根据预设的隶属度函数生成。
101.在本技术的优选实施例中，所述隶属度函数至少包括：所述空调器在运行过程中可允许的偏差值的最大正值以及最小负值、所述空调器在运行过程中可允许的变化值的最大正值以及最小负值、所述隶属度函数在所述偏差值达到最大正值时的输出量、所述隶属度函数在所述变化值达到最大正值时的输出量。
102.需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本技术所提出的一种具体实现方案，不同的隶属度函数的生成方法的均属于本技术的保护范围。
103.在本技术的优选实施例中，根据所述结果值以及所述系数生成调整步数，具体为：result＝result＇/k；其中，result为所述调整步数，result＇为所述结果值，k为所述系数。
104.需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本技术所提出的一种具体实现方案，不同的调整步数的生成方法的均属于本技术的保护范围。
105.本步骤中，基于所述调整步数对所述膨胀阀进行调整，具体为：若所述调整步数大于0，将所述膨胀阀基于所述调整步数打开；若所述调整步数小于0，将所述膨胀阀基于所述调整步数关闭；若所述调整步数为0，保持所述膨胀阀当前开度。
106.步骤204，根据所述空调器的室外侧的环境温度确定系数。
107.在本技术的优选实施例中，根据所述空调器的室外侧的环境温度确定系数，具体为：根据所述环境温度所处的温度区间，将所述系数设置为所述温度区间对应的数值。
108.需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本技术所提出的一种具体实现方案，其他确定系数的方法均属于本技术的保护范围。
109.步骤205，根据所述结果值以及所述系数生成调整步数。
110.步骤206，基于所述调整步数对所述膨胀阀进行调整。
111.与本技术实施例中的空调器相对应，本技术实施例还提出了一种空调器控制方法，所述方法应用于包括冷媒循环回路、压缩机、室外热交换器和室内热交换器、室内盘管温度传感器和室外盘管温度传感器、室外环境温度传感器、四通阀、排气温度传感器和控制器的空调器中，如图7所示，所述方法包括:
112.步骤301,膨胀阀调节函数。
113.具体的，预设调节膨胀阀开度的隶属度函数。
114.步骤302,调阀周期时间到。
115.具体的，当所述膨胀阀进入调节时间时，执行步骤303，当所述膨胀阀不进入调节时间时，执行步骤312。
116.步骤303,计算偏差值e＝当前排气过热度-目标排气过热度。
117.具体的，根据所述排气温度传感器接收到的排气温度与预设的目标排气度确定偏差值e，当空调器处于制热模式时，当前排气过热度＝排气温度-室内侧盘管温度，当空调器处于制冷模型时，当前排气过热度＝排气温度-室外侧盘管温度。
118.步骤304,计算偏差变化
△
e＝此时的偏差-上个周期的偏差。
119.具体的，根据所述偏差值e与上一个调节膨胀阀周期内偏差值确定偏差变化值
△
e。
120.步骤305,根据偏差值和偏差变化值的计算结果查找模糊控制表格，查找的结果为result’。
121.具体的，根据偏差值以及调节周期前后偏差变化值查找模糊控制表格得到的结果result＇，再根据环境温度的不同对结果进行处理。
122.步骤306,室外侧环境低于t2℃。
123.具体的，判断室外侧的环境温度是否低于t2℃，若是则执行步骤308，若不是则执行步骤307。
124.步骤307,室外侧环境低于t1℃。
125.具体的，判断室外侧的环境温度是否低于t1℃，若是则执行步骤309，若不是则执行步骤310。
126.步骤308,系数为k＝k3。
127.具体的，当室外侧的环境温度《t3℃时，系数k＝k3并执行步骤311。
128.步骤309,系数为k＝k2。
129.具体的，当室外侧的环境温度大于等于t2℃时，系数k＝k2并执行步骤311；
130.步骤310,系数为k＝k1。
131.具体的，当室外侧的环境温度≥t1℃时，系数k＝k1并执行步骤311。
132.步骤311,膨胀阀的调节步数＝result’/k。
133.具体的，执行步骤312并且所述膨胀阀的调节步数为result＇/k。
134.步骤312,退出。
135.具体的，根据所述膨胀阀的调节步数对膨胀阀的开度进行调节。
136.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。