一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备的制作方法

本发明涉及制冷系统，具体为一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备。

背景技术：

1、一般制冷机的制冷原理压缩机的作用是把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，使蒸汽的体积减小，压力升高，压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，再送入压缩机的入口，从而完成制冷循环。

2、目前在制冷系统中的制冷设备进行控制时，大多还是采用较为先进的pid控制器进行控制，pid控制器(比例-积分-微分控制器)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元p、积分单元i和微分单元d组成；pid控制的基础是比例控制；积分控制可消除稳态误差，但是pid控制存在的问题之一，其前馈补偿不足，导致压缩机在受到外部扰动使得闭环回路性能不足或者被控量出现波动时，影响制冷系统的正常运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，包括第一机房和第二机房，所述第一机房的内部分别设置有压缩机和冷凝器，且所述第二机房的内部分别设置有膨胀阀和蒸发器，其中，所述压缩机、所述冷凝器、所述膨胀阀和所述蒸发器一同构成闭环的冷媒循环回路；

3、所述压缩机的内部分别通过气缸设置有第一进气通道和第一出气通道，且所述压缩机的外表面设置有分别与第一进气通道和第一出气通道连通的第一进气口和第一出气口；

4、所述冷凝器的内部分别设置有第二进气通道和第一出液通道，且所述冷凝器的外表面设置有分别与第二进气通道和第一出液通道连通的第二进气口和第一出液口；

5、所述膨胀阀的两端分别设置有第一进液口和第二出液口；

6、所述蒸发器的内部分别设置第一进液通道和第二出气通道，所述蒸发器的外表面设置有分别与第一进液通道和第二出气通道连通的第二进液口和第二出气口；

7、所述第一机房的内部还设置有用于对压缩机运行状态进行监测并控制的pid控制器，且第一机房的外部设置有用于对压缩机受到的外部扰动进行实时监测并建立预测模型的前馈补偿器。

8、优选的，所述第一进气口远离压缩机的一端设置有第一机外连接管，且第一机外连接管远离压缩机的一端与蒸发器上的第二出气口连通。

9、优选的，所述第一出气口远离压缩机的一端设置有第一机内连接管，且第一机内连接管远离第一出气口的一端与冷凝器上的第二进气口连通。

10、优选的，所述第一出液口远离冷凝器的一端设置有第二机外连接管，且第二机外连接管远离第一出液口的一端与膨胀阀上第一进液口连通。

11、优选的，所述第二出液口远离膨胀阀的一端设置有第二机内连接管，且第二机内连接管远离第二出液口的一端与蒸发器上的第二进液口连通。

12、优选的，所述压缩机的内部分别设置有压力传感器、流量传感器和温度传感器，且压力传感器、流量传感器和温度传感器均通过导线与pid控制器和前馈补偿器信号连接，用于对压缩机运行时的压力、流量以及温度进行实时监测。

13、优选的，所述压缩机的内部还设置有变频器，且变频器通过导线与pid控制器信号连接，所述pid控制器将输出信号传递至变频器，通过调整变频器的频率实现对压缩机运行速度的调节。

14、优选的，所述pid控制器的内部设置有设定模块以及与设定模块相对应的输入模块，其中前馈补偿器通过对预先干扰信号的监测建立预测模型并一同与反馈信号连接至制冷系统中。

15、优选的，所述冷凝器将来自所述压缩机的高温高压制冷蒸气的热量带走，使高温高压制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体。

16、优选的，所述膨胀阀将所述冷凝器流出的制冷剂液体的温度进行降低，得到低温低压的制冷剂液体，之后再送入所述蒸发器内部吸热蒸发。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、本发明通过设置pid控制器和前馈补偿器，能够先通过pid控制器预先输入目标变量，比如最合适的温度范围、流量范围以及压力范围之后，使前馈补偿器预先建立预测模型，再通过温度传感器、压力传感器和流量传感器将压缩机实际运行过程中的温度、压力和流量通过信号的方式传递至pid控制器，同时pid控制器将这些信号传递至前馈补偿器，使前馈补偿器通过与预测模型的对比，产生出精确的扰动补偿，进而有效的降低了pid控制器的控制误差，提高控制精度，同时简化pid控制器的计算过程，提高了控制效率。

技术特征：

1.一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，包括第一机房和第二机房，其特征在于：所述第一机房的内部分别设置有压缩机(1)和冷凝器(2)，且所述第二机房的内部分别设置有膨胀阀(3)和蒸发器(4)，其中，所述压缩机(1)、所述冷凝器(2)、所述膨胀阀(3)和所述蒸发器(4)一同构成闭环的冷媒循环回路；

2.根据权利要求1所述的一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，其特征在于：所述第一进气口(101)远离压缩机(1)的一端设置有第一机外连接管(7)，且第一机外连接管(7)远离压缩机(1)的一端与蒸发器(4)上的第二出气口(402)连通。

3.根据权利要求1所述的一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，其特征在于：所述第一出气口(102)远离压缩机(1)的一端设置有第一机内连接管(8)，且第一机内连接管(8)远离第一出气口(102)的一端与冷凝器(2)上的第二进气口(201)连通。

4.根据权利要求1所述的一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，其特征在于：所述第一出液口(202)远离冷凝器(2)的一端设置有第二机外连接管(9)，且第二机外连接管(9)远离第一出液口(202)的一端与膨胀阀(3)上第一进液口(301)连通。

5.根据权利要求1所述的一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，其特征在于：所述第二出液口(302)远离膨胀阀(3)的一端设置有第二机内连接管(10)，且第二机内连接管(10)远离第二出液口(302)的一端与蒸发器(4)上的第二进液口(401)连通。

6.根据权利要求1所述的一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，其特征在于：所述压缩机(1)的内部分别设置有压力传感器(11)、流量传感器(12)和温度传感器(13)，且压力传感器(11)、流量传感器(12)和温度传感器(13)均通过导线与pid控制器(5)和前馈补偿器(6)信号连接，用于对压缩机(1)运行时的压力、流量以及温度进行实时监测。

7.根据权利要求6所述的一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，其特征在于：所述压缩机(1)的内部还设置有变频器(14)，且变频器(14)通过导线与pid控制器(5)信号连接，所述pid控制器(5)将输出信号传递至变频器(14)，通过调整变频器(14)的频率实现对压缩机(1)运行速度的调节。

8.根据权利要求1所述的一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，其特征在于：所述pid控制器(5)的内部设置有设定模块以及与设定模块相对应的输入模块，其中前馈补偿器(6)通过对预先干扰信号的监测建立预测模型并一同与反馈信号连接至制冷系统中。

9.根据权利要求1所述的一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，其特征在于：所述冷凝器(2)将来自所述压缩机(1)的高温高压制冷蒸气的热量带走，使高温高压制冷剂蒸气冷却、冷凝成高压常温的制冷剂液体。

10.根据权利要求1所述的一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，其特征在于：所述膨胀阀(3)将所述冷凝器(2)流出的制冷剂液体的温度进行降低，得到低温低压的制冷剂液体，之后再送入所述蒸发器(4)内部吸热蒸发。

技术总结
本发明公开了一种利用前馈控制对扰动进行补偿的制冷系统及其设备，包括第一机房和第二机房，所述第一机房的内部分别设置有压缩机和冷凝器，且所述第二机房的内部分别设置有膨胀阀和蒸发器，第一机房的外部设置有用于对压缩机受到的外部扰动进行实时监测并建立预测模型的前馈补偿器。本发明通过设置PID控制器和前馈补偿器，能够先通过PID控制器预先输入目标变量，使前馈补偿器预先建立预测模型，再通过温度传感器、压力传感器和流量传感器将压缩机实际运行状态传递至前馈补偿器，使前馈补偿器通过与预测模型的对比，产生出精确的扰动补偿，进而有效的降低了PID控制器的控制误差，提高控制精度，同时简化PID控制器的计算过程，提高了控制效率。

技术研发人员：牛金洲,孔德媛,陈晓华,吴磊
受保护的技术使用者：宁夏万仕隆冷冻科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16