专利名称：变频式工业冷水机高精度快速控制方法
技术领域：
本发明属于自动控制领域，特别涉及变频式工业冷水机水温以无超调的效果控制在±0. 05°C的控制系统。
背景技术：
变频式工业冷水机是采用变频调速的方法控制制冷压缩机，实现冷量的连续调节，并将所制取冷量传递给冷冻水，使其温度稳定在期望值附近的工业设备。按照常规的控制方法，变频式工业冷水机(以下简称“冷水机”)可以采用PID方法调节制冷压缩机的转速，从而调节传递给冷冻水的制冷量，以达到控制冷冻水温度的目的。这种方法在实际应用上存在许多问题1、PID方法控制水温是一个衰减振荡过程，需要消耗很长的时间才能使水温达到期望温度附近；2、由于要求的控制精度非常高，当冷水机的外界环境空气场的温湿度、风速分布等难以单点测量的参数稍有变化，同样转速的制冷压缩机驱动的制冷系统输出的冷量就会变化，导致水温波动超出±0. 05°C，因此，PID方法不能将水温控制在±0. 05°C范围内；3、采用PID方法只能控制制冷压缩机，不能控制制冷系统中的另一个调节元件一膨胀阀。膨胀阀是根据制冷系统的过热度自行调节开度的器件，而膨胀阀的开度又对制冷压缩机输出的冷量起到关键作用。直接采用PID方法控制制冷压缩机很容易在制冷系统启动后的一段时间里，膨胀阀的开度变化过快，使整个系统的制冷量出现较大的波动，进而引起冷冻水温的波动，严重时会使之无法稳定在期望温度附近。
发明内容
为了解决传统PID方法难以使变频式工业冷水机的水温达到高精度快速控制效果的问题，本发明为实现上述目的所采用的技术方案是变频式工业冷水机高精度快速控制方法，其特征在于包括以下步骤I)根据冷冻水温度Tn与冷冻水温度设定值Γ/τ的偏差Λ Tn,确定冷水机的启动工况包括Λ Tn彡O :冷水机处于工况IO < Δ Tn ^ Ta :冷水机处于工况2Λ Tn > Ta :冷水机处于工况3其中，Δ7； =Tn -T^ Λ 为第I工况和第2工况的临界温度值，Ta > O ；2)如果冷水机处于工况I，冷水机不启动；3)如果冷水机处于工况3，则V = k · un，其中，V为压缩机转速，k为常数，Un为压
缩机转速的控制量，由
权利要求
1.变频式工业冷水机高精度快速控制方法,其特征在于包括以下步骤 1)根据冷冻水温度Tn与冷冻水温度设定值Γ的偏差ΛTn,确定冷水机的启动工况包括 ATn^ O :冷水机处于工况I O < Δ Tn ^ Ta :冷水机处于工况2 Λ Tn > Ta :冷水机处于工况3 其中，ΔΓ = Tn -TfF，Ta为第I工况和第2工况的临界温度值，Ta > O ; 2)如果冷水机处于工况I，冷水机不启动； 3)如果冷水机处于工况3，则V= k · un，其中，V为压缩机转速，k为常数，Un为压缩机转速的控制量，由
2.根据权利要求1所述的变频式工业冷水机高精度快速控制方法，其特征在于 所述步骤4)中的尤^、K和根据模糊控制原理，采用以下公式计算
3.根据权利要求1所述的变频式工业冷水机高精度快速控制方法，其特征在于 所述步骤4)un = Ulri+ Δ un中当n=l时,利用工艺模型与数据拟合相结合的方法计算Uci包括以下步骤 A.首先利用工艺模型计算冷水机的制冷量Q:Q= P w · Cw · At · L Q为冷水机的制冷量；P w为水的密度；CW为水的比热；Λ t为冷冻水进出冷水机的温差；L为冷冻水流量； B.采用最小二乘法拟合得到Utl和Q的非线性函数关系 U0 = a0+a1Q+a2Q2+'"' a0, a” a2…为非线性系数。
全文摘要
本发明涉及一种变频式工业冷水机高精度快速控制方法，包括以下步骤根据冷冻水温度与冷冻水温度设定值的偏差，确定冷水机的启动工况；如果冷水机处于工况1，冷水机不启动；如果冷水机处于工况3，根据定时加速方法得出压缩机转速控制量，来计算压缩机转速；如果冷水机处于工况2，利用预测控制和模糊PID相结合的方法来计算压缩机转速。本发明的工况切换机制保证了冷水机的整体运行效果；定时加速方法保证了制冷压缩机的控制适应膨胀阀的调节，避免了制冷系统启动后，冷冻水温的较大波动；预测控制使水温控制过程无超调，保证了水温以最快速度达到所要求的精度；模糊PID保证了水温控制精度达到±0.05℃。
文档编号F25B49/02GK103017429SQ201210223609
公开日2013年4月3日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者吴峰华, 于海斌, 苑明哲, 丛秋梅 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所