一种空调室外机风扇的控制方法及装置与流程

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调室外机风扇的控制方法及装置。

背景技术：

目前，空调已成为大众常用的家用电器，空调通常由室内机和室外机两部分组成，其中室外机包含室外机风扇和室外机换热器，其中，室外机风扇主要用于在空调为制冷模式下对室外机换热器进行散热，提高室外机换热器的换热效率。

现有技术中通常运用pi(proportionintegration，比例积分)控制算法对空调室外机风扇档位进行控制，pi控制算法为给定输入条件后得出一个理想值，之后pi控制算法将会将计算的输出值往理想值去调整，但其调整方式是采用比例、积分方式，故不能一步到位的调整到理想值，因此初期就会按照比例积分的方式调整超出理想范围值，然后再调整pi参数反向调整，这样一来一回往复式的向理想值靠近的调整方式不仅会造成超调，并且在控制室外机风扇时其风机响应时间长。随着控制技术的日趋成熟，pi控制算法逐渐不能满足现代化控制精度的需求，因此如何快速精确的控制空调室外机风扇的档位成为待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种空调室外机风扇的控制方法及装置，用于快速精确的控制室外机风扇的档位。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种空调室外机风扇的控制方法，该方法包括：

设定模糊规则，所述模糊规则包括空调压缩机的排气压力值子区间以及室外环境温度值子区间对应的输出控制量子区间，其中每个所述排气压力值子区间包括多个排气压力值，每个所述室外环境温度值子区间包括多个室外环境温度值，每个所述输出控制量子区间对应多个输出控制量；

获取空调压缩机的当前排气压力值与当前室外环境温度值；

确定所述当前排气压力值所属的空调压缩机的当前排气压力值子区间，以及所述当前室外环境温度值所属的当前室外环境温度值子区间；

根据所述模糊规则对所述当前排气压力值子区间和所述当前室外环境温度值子区间进行运算，获取当前输出控制量子区间；

根据所述当前输出控制量子区间进行模糊决策，并得出所述空调室外机风扇档位值。

第二方面，提供一种空调室外机风扇的控制装置，该装置包括：

模糊规则设定模块，用于设定模糊规则，所述模糊规则包括空调压缩机的排气压力值子区间以及室外环境温度值子区间对应的输出控制量子区间，其中每个所述排气压力值子区间包括多个排气压力值，每个所述室外环境温度值子区间包括多个室外环境温度值，每个所述输出控制量子区间对应多个输出控制量；

获取模块，用于获取空调压缩机的当前排气压力值与当前室外环境温度值；

处理模块，用于确定所述当前排气压力值所属的空调压缩机的当前排气压力值子区间，以及所述当前室外环境温度值所属的当前室外环境温度值子区间；根据所述模糊规则对所述当前排气压力值子区间和所述当前室外环境温度值子区间进行运算，获取当前输出控制量子区间；

模糊决策模块，用于根据所述当前输出控制量子区间进行模糊决策，并得出所述空调室外机风扇档位值。

本发明实施例提供的空调室外机风扇的控制方法，通过设定模糊规则，模糊规则包括空调压缩机的排气压力值子区间以及室外环境温度值子区间对应的输出控制量子区间，获取空调压缩机的当前排气压力值与当前室外环境温度值；确定当前排气压力值所属的空调压缩机的当前排气压力值子区间，以及当前室外环境温度值所属的当前室外环境温度值子区间；根据模糊规则对当前排气压力值子区间和当前室外环境温度值子区间进行运算，获取当前输出控制量子区间；根据当前输出控制量子区间进行模糊决策，并得出空调室外机风扇档位值。可以对室外机风扇的档位进行快速精确的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明实施例提供的空调室外机风扇的控制方法流程图之一；

图2为本发明实施例提供的空调室外机风扇的控制方法流程图之二；

图3为本发明实施例提供的ta，pd和fan值三者的对应关系图；

图4为本发明实施例提供的空调室外机风扇的控制装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

还需要说明的是，本发明实施例中，“的(英文：of)”，“相应的(英文：corresponding，relevant)”和“对应的(英文：corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。

本发明实施例提供一种空调室外机风扇的控制方法，参照图1所示，该方法包括：

s1、设定模糊规则，模糊规则包括空调压缩机的排气压力值子区间以及室外环境温度值子区间对应的输出控制量子区间。

具体的，每个排气压力值子区间包括多个排气压力值，每个室外环境温度值子区间包括多个室外环境温度值，每个输出控制量子区间对应多个输出控制量。

进一步的，参照图2所示，设定模糊规则具体包括：

s11、设定空调压缩机的排气压力值的区间、室外环境温度值的区间以及输出控制量的区间。

s12、将空调压缩机的排气压力值的区间分为至少两个排气压力值子区间；将室外环境温度值的区间分为至少两个室外环境温度值子区间；将输出控制量的区间分为至少三个输出控制量子区间。

具体的，室外环境温度值的区间为[m,n]，空调压缩机的排气压力值的区间为[p,q]，输出控制量的区间为[r,t]。

室外环境温度值的区间[m,n]分为[m,a]、[b,c]以及[a,n]三个子区间,其中m<b<a，a<c<n。

空调压缩机的排气压力值的区间[p,q]分为[p,d]、[e,f]以及[d,q]三个子区间,其中p<e<q，d<f<q。

输出控制量的区间[r,t]分为[r,h]、[i,j]、[k,l]、[u,v]以及[w,t]五个子区间,其中r<i<h，i<k<j，k<u<l，u<w<v。

示例性的，根据空调控制规格和实际情况，设定室外环境温度值的区间为[-20,60]，设定空调压缩机的排气压力值的区间为[0,3.6]，设定输出控制量的区间为[0,23]。

进一步的，将区间[m,a]表示为ta(n)，将区间[b,c]表示为ta(z)，将区间[a,n]表示为ta(p)，将区间[p,d]表示为pd(n)，将区间[e,f]表示为pd(z)，将区间[d,q]表示为pd(p)，将区间[r,h]表示为fan(nb),将区间[i,j]表示为fan(ns),将区间[k,l]表示为fan(ze),将区间[u,v]表示为fan(ps),将区间[w,t]表示为fan(pb)。

其中，n为负方向的子区间，z为近于零的子区间，p为正方向上的子区间，nb为负方向大的子区间，ns为负方向小的子区间，ze为近于零的子区间，ps为正方向小的子区间，pb为正方向大的子区间。

室外环境温度值ta在负方向的子区间ta(n)为[-20,20],ta在近于零的子区间ta(z)为[0,40],ta在正方向上的子区间ta(p)为[20，60]，空调压缩机的排气压力值pd在负方向的子区间pd(n)为[0,1.8],pd在近于零的子区间pd(z)为[0.9,2.7],pd在正方向上的子区间pd(p)为[1.8,3.6]。

输出控制量在负方向大的子区间fan(nb)为[0,6]，输出控制量在负方向小的子区间fan(ns)为[4,10],输出控制量在近于零的子区间fan(ze)为[8,14],输出控制量在正方向小的子区间fan(ps)为[12,18],输出控制量在正方向大的子区间fan(pb)为[16,23]。

s13、根据空调压缩机的排气压力值子区间、室外环境温度值子区间以及输出控制量子区间设定模糊规则。具体的，设定的模糊规则为：

若ta(n)&pd(n)，则fan(nb)，即若室外环境温度值位于区间[m,a]且空调压缩机的排气压力值位于区间[p,d]，则输出控制量位于区间[r,h]。

若ta(n)&pd(z)，则fan(ns)，即若室外环境温度值位于区间[m,a]且空调压缩机的排气压力值位于区间[e,f]，则输出控制量位于区间[i,j]。

若ta(n)&pd(p)，则fan(ns)，即若室外环境温度值位于区间[m,a]且空调压缩机的排气压力值位于区间[d,q]，则输出控制量位于区间[i,j]。

若ta(z)&pd(n)，则fan(ns)，即若室外环境温度值位于区间[b,c]且空调压缩机的排气压力值位于区间[p,d]，则输出控制量位于区间[i,j]。

若ta(z)&pd(z)，则fan(ze)，即若室外环境温度值位于区间[b,c]且空调压缩机的排气压力值位于区间[e,f]，则输出控制量位于区间[k,l]。

若ta(z)&pd(p)，则fan(ps)，即若室外环境温度值位于区间[b,c]且空调压缩机的排气压力值位于区间[d,q]，则输出控制量位于区间[u,v]。

若ta(p)&pd(n)，则fan(ps)，即若室外环境温度值位于区间[a,n]且空调压缩机的排气压力值位于区间[p,q]，则输出控制量位于区间[u,v]。

若ta(p)&pd(z)，则fan(ps)，即若室外环境温度值位于区间[a,n]且空调压缩机的排气压力值位于区间[e,f]，则输出控制量位于区间[u,v]。

若ta(p)&pd(p)，则fan(pb)，即若室外环境温度值位于区间[a,n]且空调压缩机的排气压力值位于区间[d,q]，则输出控制量位于区间[w,t]。

s2、获取空调压缩机的当前排气压力值与当前室外环境温度值。

具体的，获取空调压缩机的排气压力值与室外环境温度值的装置可以为温度传感器与压力传感器，其中温度传感器用于获取室外环境温度，并将室外环境温度值发送至空调内部的处理器，压力传感器设置于空调的压缩机排气口，用于获取空调的排气压力值，并将排气压力值发送至空调内部的处理器。

需要说明的是，温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。本发明实施例对温度传感器和压力传感器的种类不作限制，以能够实现本发明的技术效果为准。

s3、确定当前排气压力值所属的空调压缩机的当前排气压力值子区间，以及当前室外环境温度值所属的当前室外环境温度值子区间。

示例性的，当获取的空调压缩机的排气压力值为0.5pa，获取的室外环境温度值为18℃，则确定当前排气压力值所属的空调压缩机的当前排气压力值子区间为pd(n)，当前室外环境温度值所属的当前室外环境温度值子区间为ta(n)与ta(z)。

s4、根据模糊规则对当前排气压力值子区间和当前排气压力值子区间进行运算，获取当前输出控制量子区间。

具体的，根据上述模糊规则对当前排气压力值子区间pd(n)和当前排气压力值子区间ta(n)与ta(z)进行运算，确定输出控制量的子区间为fan(nb)与fan(ns)，即区间[0,6]与[4,10]。

s5、根据当前输出控制量子区间进行模糊决策，并得出空调室外机风扇档位值。

具体的，通过模糊规则进行模糊推理，确定输出控制量的子区间，空调内部的处理器根据输出控制量的子区间，结合历史大数据进行计算和筛选，进行模糊决策，得出最终准确的fan值，即通过计算机进行大数据分析以及筛选建立ta，pd和fan值三者的对应关系表，每个得到的fan值都是在满足模糊规则的前提下，优选出来最佳值。其中的优选过程类似于：在优选出的数组里调用优先级最高的作为fan值输出。例如，外输入ta1和pd1，可以在确定的子区间中输出fan1，fan2，fan3，fan4四个优先级较高的fan值，其中fan1根据计算机进行大数据分析后得出的权重评定为20％，fan2权重评定为30％，fan3权重为35％，fan4权重为15％。所以优先级最高的就是fan3，计算机根据模糊规则将fan3的值作为最终值输出，即为空调室外机风扇档位值。

示例性的，可以通过matlab模糊控制工具箱去实现ta，pd和fan值三者的对应关系图，首先编辑两个输入量ta与pd和一个输出量fan到matlab模糊控制工具箱中，并通过前面设定的ta，pd和fan的取值范围进行设定，输入相关的规则，即：

1.if(taisn)and(pdisn)then(fanisnb)；

2.if(taisn)and(pdisz)then(fanisns)；

3.if(taisn)and(pdisp)then(fanisns)；

4.if(taisz)and(pdisn)then(fanisns)；

5.if(taisz)and(pdisz)then(fanisze)；

6.if(taisz)and(pdisp)then(fanisps)；

7.if(taisp)and(pdisn)then(fanisps)；

8.if(taisp)and(pdisz)then(fanisps)；

9.if(taisp)and(pdisp)then(fanispb)。

参照图3所示，经过matlab模糊控制工具箱的仿真运算，得出ta，pd和fan值三者的对应关系图，示例性的，matlab模糊控制工具箱测试结果为：当ta＝0，pd＝1.7时，fan的输出结果为6.34，四舍五入取整后fan输出为6，即需要控制空调室外机风扇的档位为6档。

需要说明的是，在实际控制中，由于室外机风扇档位为整数值，因此会将输出控制量进行四舍五入取整，并根据取整后的输出控制量对室外机风扇档位进行控制。

通过设定模糊规则，模糊规则包括空调压缩机的排气压力值子区间以及室外环境温度值子区间对应的输出控制量子区间，获取空调压缩机的当前排气压力值与当前室外环境温度值；确定当前排气压力值所属的空调压缩机的当前排气压力值子区间，以及当前室外环境温度值所属的当前室外环境温度值子区间；根据模糊规则对当前排气压力值子区间和当前室外环境温度值子区间进行运算，获取当前输出控制量子区间；根据当前输出控制量子区间进行模糊决策，并得出空调室外机风扇档位值。

本发明实施例又一实施例提供一种空调室外机风扇的控制装置，参照图4所示，该装置10包括：

模糊规则设定模块101，用于设定模糊规则，模糊规则包括空调压缩机的排气压力值子区间以及室外环境温度值子区间对应的输出控制量子区间，其中每个排气压力值子区间包括多个排气压力值，每个室外环境温度值子区间包括多个室外环境温度值，每个输出控制量子区间对应多个输出控制量。

获取模块102，用于获取空调压缩机的当前排气压力值与当前室外环境温度值。

具体的，获取空调压缩机的排气压力值与室外环境温度值的装置可以为温度传感器与压力传感器，其中温度传感器用于获取室外环境温度，并将室外环境温度值发送至空调内部的处理器，压力传感器设置于空调的压缩机排气口，用于获取空调的排气压力值，并将排气压力值发送至空调内部的处理器。

处理模块103，用于确定当前排气压力值所属的空调压缩机的当前排气压力值子区间，以及当前室外环境温度值所属的当前室外环境温度值子区间；根据模糊规则对当前排气压力值子区间和当前室外环境温度值子区间进行运算，获取当前输出控制量子区间。

模糊决策模块104，用于根据当前输出控制量子区间进行模糊决策，并得出空调室外机风扇档位值。

通过模糊规则设定模块设定模糊规则，模糊规则包括空调压缩机的排气压力值子区间以及室外环境温度值子区间对应的输出控制量子区间，获取模块获取空调压缩机的当前排气压力值与当前室外环境温度值；处理模块确定当前排气压力值所属的空调压缩机的当前排气压力值子区间，以及当前室外环境温度值所属的当前室外环境温度值子区间；根据模糊规则对当前排气压力值子区间和当前室外环境温度值子区间进行运算，获取当前输出控制量子区间；模糊决策模块根据当前输出控制量子区间进行模糊决策，并得出空调室外机风扇档位值。可以对室外机风扇的档位进行快速精确的控制。

本发明实施例提供的空调室外机风扇的控制装置中，模糊规则设定模块具体用于设定空调压缩机的排气压力值的区间、室外环境温度值的区间以及输出控制量的区间。

将空调压缩机的排气压力值的区间分为至少两个排气压力值子区间；将室外环境温度值的区间分为至少两个室外环境温度值子区间；将输出控制量的区间分为至少三个输出控制量子区间。

根据空调压缩机的排气压力值子区间、室外环境温度值子区间以及输出控制量子区间设定模糊规则。

进一步的，模糊规则设定模块具体用于设定室外环境温度值的区间为[m,n]，空调压缩机的排气压力值的区间为[p,q]，输出控制量的区间为[r,t]。

将室外环境温度值的区间[m,n]分为[m,a]、[b,c]以及[a,n]三个子区间,其中m<b<a，a<c<n。

将空调压缩机的排气压力值的区间[p,q]分为[p,d]、[e,f]以及[d,q]三个子区间,其中p<e<q，d<f<q。

将输出控制量的区间[r,t]分为[r,h]、[i,j]、[k,l]、[u,v]以及[w,t]五个子区间,其中r<i<h，i<k<j，k<u<l，u<w<v。

具体的，模糊规则设定模块将区间[m,a]表示为ta(n)，将区间[b,c]表示为ta(z)，将区间[a,n]表示为ta(p)，将区间[p,d]表示为pd(n)，将区间[e,f]表示为pd(z)，将区间[d,q]表示为pd(p)，将区间[r,h]表示为fan(nb),将区间[i,j]表示为fan(ns),将区间[k,l]表示为fan(ze),将区间[u,v]表示为fan(ps),将区间[w,t]表示为fan(pb)。其中，其中，n为负方向的子区间，z为近于零的子区间，p为正方向上的子区间，nb为负方向大的子区间，ns为负方向小的子区间，ze为近于零的子区间，ps为正方向小的子区间，pb为正方向大的子区间。

示例性的，室外环境温度值ta在负方向的子区间ta(n)为[-20,20],ta在近于零的子区间ta(z)为[0,40],ta在正方向上的子区间ta(p)为[20，60]，空调压缩机的排气压力值pd在负方向的子区间pd(n)为[0,1.8],pd在近于零的子区间pd(z)为[0.9,2.7],pd在正方向上的子区间pd(p)为[1.8,3.6]。

输出控制量在负方向大的子区间fan(nb)为[0,6]，输出控制量在负方向小的子区间fan(ns)为[4,10],输出控制量在近于零的子区间fan(ze)为[8,14],输出控制量在正方向小的子区间fan(ps)为[12,18],输出控制量在正方向大的子区间fan(pb)为[16,23]。

进一步的，模糊规则设定模块根据空调压缩机的排气压力值子区间、室外环境温度值子区间以及输出控制量子区间设定的模糊规则包括：

若室外环境温度值位于区间[m,a]且空调压缩机的排气压力值位于区间[p,d]，则输出控制量位于区间[r,h]。

若室外环境温度值位于区间[m,a]且空调压缩机的排气压力值位于区间[e,f]，则输出控制量位于区间[i,j]。

若室外环境温度值位于区间[m,a]且空调压缩机的排气压力值位于区间[d,q]，则输出控制量位于区间[i,j]。

若室外环境温度值位于区间[b,c]且空调压缩机的排气压力值位于区间[p,d]，则输出控制量位于区间[i,j]。

若室外环境温度值位于区间[b,c]且空调压缩机的排气压力值位于区间[e,f]，则输出控制量位于区间[k,l]。

若室外环境温度值位于区间[b,c]且空调压缩机的排气压力值位于区间[d,q]，则输出控制量位于区间[u,v]。

若室外环境温度值位于区间[a,n]且空调压缩机的排气压力值位于区间[p,q]，则输出控制量位于区间[u,v]。

若室外环境温度值位于区间[a,n]且空调压缩机的排气压力值位于区间[e,f]，则输出控制量位于区间[u,v]。

若室外环境温度值位于区间[a,n]且空调压缩机的排气压力值位于区间[d,q]，则输出控制量位于区间[w,t]。

示例性的，当获取的空调压缩机的排气压力值为0.5pa，获取的室外环境温度值为18℃，则确定当前排气压力值所属的空调压缩机的当前排气压力值子区间为pd(n)，当前室外环境温度值所属的当前室外环境温度值子区间为ta(n)与ta(z)。根据上述模糊规则对当前排气压力值子区间pd(n)和当前排气压力值子区间ta(n)与ta(z)进行运算，确定输出控制量的子区间为fan(nb)与fan(ns)，即区间[0,6]与[4,10]。

通过模糊规则进行模糊推理，确定输出控制量的子区间，空调内部的处理器根据输出控制量的子区间，结合历史大数据进行计算和筛选，进行模糊决策，得出最终准确的fan值，即通过计算机进行大数据分析以及筛选建立ta，pd和fan值三者的对应关系表，每个得到的fan值都是在满足模糊规则的前提下，优选出来最佳值。其中的优选过程类似于：在优选出的数组里调用优先级最高的作为fan值输出。例如，外输入ta1和pd1，可以在确定的子区间中输出fan1，fan2，fan3，fan4四个优先级较高的fan值，其中fan1根据计算机进行大数据分析后得出的权重评定为20％，fan2权重评定为30％，fan3权重为35％，fan4权重为15％。所以优先级最高的就是fan3，计算机根据模糊规则将fan3的值作为最终值输出，即为空调室外机风扇档位值。

示例性的，可以通过matlab模糊控制工具箱去实现ta，pd和fan值三者的对应关系图，首先编辑两个输入量ta与pd和一个输出量fan到matlab模糊控制工具箱中，并通过前面设定的ta，pd和fan的取值范围进行设定，输入相关的规则，即：

1.if(taisn)and(pdisn)then(fanisnb)；

2.if(taisn)and(pdisz)then(fanisns)；

3.if(taisn)and(pdisp)then(fanisns)；

4.if(taisz)and(pdisn)then(fanisns)；

5.if(taisz)and(pdisz)then(fanisze)；

6.if(taisz)and(pdisp)then(fanisps)；

7.if(taisp)and(pdisn)then(fanisps)；

8.if(taisp)and(pdisz)then(fanisps)；

9.if(taisp)and(pdisp)then(fanispb)。

参照图3所示，经过matlab模糊控制工具箱的仿真运算，得出ta，pd和fan值三者的对应关系图，示例性的，matlab模糊控制工具箱测试结果为：当ta＝0，pd＝1.7时，fan的输出结果为6.34，四舍五入取整后fan输出为6，即需要控制空调室外机风扇的档位为6档。

需要说明的是，在实际控制中，由于室外机风扇档位为整数值，因此会将输出控制量进行四舍五入取整，并根据取整后的输出控制量对室外机风扇档位进行控制。

本发明实施例还提供一种空调，包括室外机和室内机，还包括：如上述实施例任一项的空调室外机风扇档位的控制装置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。