[發明專利]一種矢量通風控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110304922.1
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113028614B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 嚴李強;宋赫;肖楊;田博;孫海劍;童照昕
• 申請（專利權）人: 西藏大學
• 主分類號: F24F11/77
• 分類號: F24F11/77;F24F11/79;F24F11/88
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 呂春艷

1.一種矢量通風控制系統，其特征在于，包括系統內環境的空間參數模塊、三軸矢量風機、三軸矢量風機運行模塊及矢量通風控制模塊；

所述內環境的參數空間模塊用于反映系統內傳感器采集的參數在系統內環境的空間分布情況；

所述三軸矢量風機用于作為矢量通風控制系統的控制對象；

所述三軸矢量風機運行模塊，其內置三軸矢量風機的數學模型用于反映三軸矢量風機內的運行關系；

所述矢量通風控制模塊，其內置矢量通風控制體系用于根據三軸矢量風機內的運行關系，調整矢量通風系統的輸出方向與功率，進而控制系統內環境的參數，實現矢量通風控制；

所述三軸矢量風機包括三臺伺服電機、三個不銹鋼轉動軸、三組不銹鋼支撐臂、一架風扇、一套外殼、MCU和電源；

每組所述不銹鋼支撐臂底端通過一個伺服電機與所述MCU連接；

每組所述不銹鋼支撐臂頂端通過一個轉動軸與風扇的轉動部連接，所述風扇嵌與外殼內部；

所述MCU還與電源連接；

所述三軸矢量風機的數學模型反映的三軸矢量風機內的運行關系包括：

(1)伺服電機轉動速率對應的法向量變換率關系；

(2)三軸轉動角度對應的法向量變換關系；

(3)伺服電機功率對應的參數變換關系；

所述矢量通風控制體系通過控制三軸矢量風機的法向量與參數空間模型中的參數中心點共軸，實時更新參數中心點，并對更新的參數中心點進行追蹤以控制矢量通風系統的輸出方向與功率，進而控制系統內環境的參數，實現矢量通風控制。

2.根據權利要求1所述的矢量通風控制系統，其特征在于，所述系統內環境的空間參數模塊的構建方法為：

建立反映系統內環境空間參數的位置或坐標的數學模型，并基于該數學模型確定系統內傳感器采集的參數在內環境的空間分布情況，作為空間參數模塊。

3.一種基于權利要求1～2任意一條權利要求所述的矢量通風控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、初始化矢量通風控制系統的模型和參數；

S2、確定當前矢量通風控制系統內環境的參數空間模型及其對應的參數中心點；

S3、基于確定的參數中心點，判斷系統內環境是否需要修正；

若是，則進入步驟S4；

若否，則進入步驟S5；

S4、系統運行設定時間后，返回步驟S2；

S5、獲取當前三軸矢量風機的法向量，與當前參數中心點進行對比，并確定三軸矢量風機需要調整的轉動角度和輸出功率，作為輸出控制信號對三軸矢量風機的運行進行調整，進入步驟S6；

S6、判斷運行調整后的系統內環境的參數狀態是否發生變化；

若是，則返回步驟S2；

若否，則進入步驟S7；

S7、按照當前輸出控制信號對三軸矢量風機進行運行控制，實現矢量通風控制；

所述步驟S5中，計算三軸矢量風機的法向量的方法具體為：

B1、以初始狀態的風扇面作為圓點，以其中一腳作為平面軸，建立空間坐標系(x₀,y₀,z₀)；

B2、當風扇的發動方向改變時，在空間坐標系(x₀,y₀,z₀)上確定改變的方向即為風扇面的法向方向，進而確定三軸矢量風機的法向量；

所述步驟S5中，計算三軸矢量風機需要調整的轉動角度和輸出功率的方法具體為：

C1、基于當前三軸矢量風機的法向量，確定其對應的法向方程；

C2、將當前參數中心點的坐標代入到法向方程中，調整法向方程參數使法向方程繼續成立，進而得到三軸矢量風機需要調整的轉動角度和輸出功率；

其中，法向方程為：

式中，x,y,z為構建的空間坐標系中法向量的X、Y和Z軸坐標，p,q為使法向量和參數中心點同軸的相對上升高度，分別對應于三軸矢量風機需要調整的轉動角度和輸出功率，R為風扇面對應半徑。