[發明專利]一種基于分數階的迭代學習制冷控制系統及方法

有效

• 申請號: 202010054754.0
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111258212B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 孫鴻昌;周風余;趙陽;王玉剛;尹磊;劉美珍;賀家凱;王達
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;F25B49/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種基于分數階的迭代學習制冷控制系統，其特征在于，包括：

分數階PID控制器，其用于：根據當前運行周期的制冷系統制冷效果偏差，得到當前運行周期的反饋控制量并補償至前饋控制量中，實現對制冷系統的分數階PID反饋控制；其中，制冷系統制冷效果偏差包括制冷系統蒸發器二次流出口溫度偏差和蒸發器出口處制冷劑過熱的程度偏差；反饋控制量包括壓縮機轉速反饋量和閥門開啟角度反饋量；前饋控制量包括壓縮機轉速和閥門開啟角度；

分數階迭代學習控制器，其用于根據當前運行周期的前饋控制量與預設學習增益倍數下的制冷系統制冷效果偏差的分數階積分疊加和，預估出下一運行周期的前饋控制量，以實現對制冷系統的分數階迭代學習控制，直至達到預設制冷效果，結束迭代控制；

其中，分數階迭代學習控制器的表達式為：其中，為2*1維，表示第j+1運行周期的度前饋控制量，包括壓縮機轉速和閥門開啟角；為2*1維，表示第j運行周期前饋控制量，包括壓縮機轉速和閥門開啟角；e^j(t)為2*1維，第j運行周期制冷系統蒸發器二次流出口溫度偏差和蒸發器出口處制冷劑過熱的程度偏差；Dγ表示γ階的分數階積分，k_d表示學習增益；

分數階PID控制器的表達式為：其中，為2*1維，表示第j運行周期的壓縮機轉速反饋量和閥門開啟角度反饋量；e^j(t)為2*1維，第j運行周期制冷系統蒸發器二次流出口溫度偏差和蒸發器出口處制冷劑過熱的程度偏差；D^-α表示α階的分數階積分，Dβ表示β階的分數階微分，K_P、K_I、K_D分別表示分數階PID控制器的比例常數、積分常數、微分常數。

2.如權利要求1所述的基于分數階的迭代學習制冷控制系統，其特征在于，e^j(t)的表達式為：

其中，ref_T^j_out,sec,e為第j運行周期系統蒸發器二次流出口預設參考溫度，T^j_out,sec,e為第j運行周期系統蒸發器二次流出口實際溫度，ref_T^j_SH為第j運行周期制冷系統蒸發器出口處制冷劑過熱的程度預設參考值，T^j_SH為第j運行周期制冷系統蒸發器出口處制冷劑實際過熱的程度。

3.如權利要求1所述的基于分數階的迭代學習制冷控制系統，其特征在于，所述基于分數階的迭代學習制冷控制系統，還包括：

存儲器，其用于存儲各個運行周期的制冷效果偏差及前饋控制量。

4.如權利要求1所述的基于分數階的迭代學習制冷控制系統，其特征在于，所述制冷系統為單級循環制冷系統；所述單級循環制冷系統包括變速壓縮機、蒸發器、電子膨脹閥和冷凝器組成；

變速壓縮機，其用于接收以蒸汽形式作為循環流體的制冷劑，并對其在恒定熵下進行壓縮；

冷凝器，其用于接收壓縮后的蒸汽形式的制冷劑，首先與二次流交換，然后蒸汽凝結成液體；

電子膨脹閥，其用于對液體制冷劑在低壓和低溫下蒸發；

蒸發器，其用于吸收液體制冷劑在低壓和低溫下蒸發的熱量。