[发明专利]一种基于模糊控制的空气源热泵的计算机可读存储介质

说明书

本发明提供基于模糊控制的空气源热泵的计算机可读存储介质，其运行时先将预设水温和实际水温的温度差输入至PID控制器算出制热需求量，PID控制器根据制热需求量设置变频压缩机的初始频率，再根据水温在极短时间内变化率小的特性得出预判水温，根据预设水温和预判水温的偏差和偏差变化率对变频压缩机的工作频率进行模糊控制，得出变频压缩机的调节频率，从而实现对变频压缩机工作频率的细致调节。对水温进行预判断后，模糊控制的其中一个输入量为预判水温和预设水温的偏差，这样在水温变化不是特别明显时，变频压缩机提供的制热需求量是根据预判水温提供的，所以变频压缩机的频率输出几乎没有偏差，这样就不会造成调节过量或调节不足，有利于稳定。

技术领域

本发明涉及温控领域，特别涉及一种基于模糊控制的空气源热泵的计算机可读存储介质。

背景技术

随着“煤改电”政策的普及，在冬天时北方的居民不用烧煤取暖，而是改用空气源热泵这种清洁高效、干净卫生、便捷省事的能源取暖。空气源热泵以极少的电能，吸收空气中大量的低温热能，再使用变频压缩机将低温热能压缩变为高温热能，然后将高温热能传输至水箱，加热水箱中的水来为居民供暖。如何提高压缩机的工作效率来使温度控制平滑稳定并且实现节能成为业界一大问题。

目前，空气源热泵使用PID控制器来控制变频压缩机工作，从而加热水箱中的水为居民供暖。PID控制就是比例(proportion)、积分(integral)和微分(derivative)控制，它结构简单，参数易调，是自动化控制系统中常采用的控制算法，公式如下：

其中：

Load为PID控制器输出的制热需求量；

Kp为比例常数；

Ki为积分常数；

△T＝预设水温-实际水温；

通过PID控制器计算出Load后，采用分段式控制来实现不同环境下的变频压缩机工作频率输出。假定Load的集合为[0,100]，现有的PID控制器将Load的范围划分成0、(0,20]、(20,40]、(40,60]、(60,80]和(80,100]六个控制段。因为△T＝预设水温-实际水温，且△T决定了Load值的大小，所以Load反映了环境的制热需求，Load越大，制热需求越大，Load越小，制热需求越小。根据Load值的大小为变频压缩机选择与制热需求匹配的不同工作频率，从而实现对温度的调节。

然而，采用PID控制器不能实现对变频压缩机的工作频率进行细致调节，变频压缩机的工作频率的值为多个离散的固定值，故不能平滑地控制变频压缩机工作。当变频压缩机的工作频率变化时，需要Load值从当前控制段进入另一个控制段，这样会使控制迟缓，不能使系统根据环境的变化及时调节。当实际水温接近预设水温时，△T接近为0，则Load也接近为0，这样会使变频压缩机处于时开时关的状态，不仅造成大量的电能损耗，还将缩短压缩机的使用寿命。

模糊控制是以模糊集、模糊变量和模糊推理为基础的一种计算机数字控制技术，属于非线性的智能控制。模糊控制包括四个步骤：

(1)选定模糊控制器的输入量，并将其转换为系统可识别的模糊量；

(2)建立模糊规则；

(3)根据模糊规则进行模糊推理；

(4)将模糊推理得到的控制量转化为控制输出。

现有技术中把PID控制器和模糊控制器结合起来，用模糊控制来对变频压缩机的工作频率进行细致调节。先以温度差△T和检测实际水温时刻的温度差变化率TC＝d△T/dt作为模糊控制器的输入量，再建立模糊规则如下：

若温度差负大，且偏差变化等级负大，则调节量负大；

若温度差负中，且偏差变化等级负中，则调节量负中；