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1、控制I/O 口。因此在系统中來用了分时控制的方法。利用VOLI控制电子膨胀阀 的电源输入端，3个电子阀的相应线圈控制端A用一个控制I/O。这样就节了省 控制芯片的I/O 口。在这个电路中电磁阀线圈的驱动电流比较大。因此电源控制 采用2个NPN、PNP三极管组合成复合管，増加电流驱动能力。电子膨胀阀驱 动口的骡动电路如下：芯片输出脚GPIODO连接到电阻R25, R25提供三极管 Q7作为基极驱动，Q7的集电极连接R53。在线圈电流流出方向加上MC1413驱 动片，增加了控制端拉电流能力。在驱动端口前加上了防止电流反向冲击的二极 管。通过接线端连接电子膨胀阀的线圈，就能控制电子膨胀阀开启度。其它

2、50 机、25机的电子膨胀阀也采用相同的电路结构。(10) .继电器驱动电路此多联空调室外机除了采用常见的风冷系统，也能來用水冷系统。因此系统 石耍控制的继电器驱动电路包括：启动充电控制、风机驱动、四通阀驱动、水泵 驱动、进水阀驱动、放水阀驱动。在继电器驱动时，继电器控制端线圈1.作电流比较大，所以不能H接用DSP 驱动继电器。因此在DSP的输出端加上一个了 MC1413,它是一个7路反相缓 冲器，它能实现3.3 V到12 V电平转换，同时它的每个输出端能够提供50mA的 负载电流，能增加DSP输出端口带负载的能力。当MC1413的一个输入端为高 电平时，它对应的输出端是低电平，它连接的继电器

3、线圈就得电，相应线圈就有 电流通过。在继电器的两端并联了阻容滤波电路，用來吸收继电器吸金、关断时 产生的瞬时高压。(11) .串行EEPROM读写电路为了断电后保存必耍的信息，在室外系统中设计了吊行EEPROM读写电路, 它采用ATMEL公司的93C46,93C46的SK脚连接到A13,DI/DO脚连接到A13。 在断电前DSP芯片把数据写到EEPROM甲.面，I：电的时候把EEPROM甲.的数 据读出來。(12) .测试功能设定电路为了方便设计开发以及产品的测试，控制器设计了测试功能电路。测试功能 电路：丄耍由分丿k电阻R3、R4、R5及拨位开关SW1组成。+3.3V通过分压电 阻分斥后，由

4、拨位开关选通电源通道。为r防止拨位开关操作种引起的电床尖峰, 选通后的电床信号经过C4电容滤波，然后连接到MAX110CCP的CH1脚，再 曲MAX110CCP把数据传到DSP芯片，虽后系统根据采样得到的数据执行相应 的任务。4 软件设计描述在整个系统的控制中，模式确定由分配器控制器來确定，即以室外控制器为 主札以各室内机控制器为从机。系统匸控制软件匸要分为模式确定、用缩机控 制、电子膨胀阀控制三个主耍阶段,在各中断程序中实现对压缩机电机和风机电 机的控制和通讯数据的接收、发送、处理。室内机的控制比较简单，其上耍是检 测室内环境温度、室内盘管温度的检测，并接收和处理遥控器发送的数据，室内 机采

5、用MC68HC908SR12作为控制芯片,在此不作更多说，电机的控制软件 的设计采用 Motorola 的 Embedded SDK 和 Metrowerks Code Warrior for DSP56800 开发环境可很容易的进行实现交流感应电机(ACIM)的V/HZ开环控制和何流无刷电机BLDC的反电势(BEMF)过零点检测的无位置传感器的控制。下浙主 耍针对压缩机转速控制和电子膨胀阀的开度控制作相应的详细说明。4.1系统运行模式的确定首先，室内机根据室内环境温度和设定温 度进行判定，确定是否需耍开机运行，如果符 合开机条件，则向室外机控制器发送开机信息 (包括运行模式和温度等)。室外机

6、控制器接 收各室内机发送來的信息，即室内环境温度、 遥控设定温度、运行模式。其次，室外机控制 器根据接收的各室内机控制器传送的信息判 定系统运行模式，运行模式的确定遵循“先入 为主”的原则，即系统以首先开机的室内机的 设定模式为系统运行模式，如果系统己经开机 并以一定的模式运行，则如果以后开机的室内 机的设定模式与先前设泄的模式相同，则当询 开机室内机的室内机可正常运行，如果设定的 模式不同则模式冲突，室外机控制器发送模式 冲突的信息给本室内机控制器,本室内机接收 到信息后显示模式冲突的信息，提醒用八需改 变设定模式，否则本室内机不能正常运行，但 不影响系统继续运行，模式确定控制程序流程 图如

7、图4所示。制热模式不能与制冷或除湿共 存，制冷、除湿同样不能与制热共存。系统根据各室内机的运行状况确定运行 模式后，需进行系统运行设定温差计算，系统 温差的计算主要是指系统平均系统温差的计 算,首先根据上一步骤确定各系统的运行模式 和各室内机足否存在运行模式冲突，如果此室 内机运行模式与系统的运行模式存在运行模 式冲突，则此室内机作为耒开机运行的室内机 处理。根据开机判定，如果本室内机不”在运 行故障则计算木室内机的设定温差。如果系统各内机模式冲樂检测开机状况确定 系统总温罡计勿系统平均温赴计算状态改变设定图4模式设卫控制流程图13运行屮出现开机状况改变则改变斥缩机的运行转速设定阶段和各富内机

8、对应电 子膨胀阀的运行阶段，并保证在开机启动阶段是电子膨胀阀先动作，确保电子膨 胀阀有一定的开度后，压缩机再启动，以防止压缩机启动负载过大。反之，在停 机时确保压缩机降速、停机动作在电子膨胀阀完全关闭之前。4.2系统压缩机转速控制针对制冷系统具有滞后大、非线性的特点，存在很多不确定的外界因数，难 以建立准确的数学模型，不能很好地控制。采用模糊逻辑PID控制技术町以模仿 人的思维方法，运用不确定不粘:确的模糊信息來决策实现成功的控制。对系统压 缩机转速的控制和电子膨胀阀开度的控制都采用Fuzzy-PED复介控制，当误差较 大时采用模糊控制，而误差较小时采用PLD控制，从而既保证动态响应效果，乂能

9、改 善稳态控制精度，使模糊控制器和PID调节器共同合成控制作用。14斥缩机转速控制如上所述分为三个阶 段开机设定阶段、模糊逻辑控制阶段、PID 调节阶段。开机阶段根据系统运行状态确 定圧缩机运行转速和持续时间，经过开机 阶段的设定运行判断是进入PID调节还是 进入模糊逻辑控制，由温差的大小决定。 当温差在±1.5°C以内时进入PID调节，反 之进入模糊逻辑控制，如图5所示。根据 模糊控制系统的设计方法，首先确定制冷 控制系统的输入输出变量,以系统平均设 定温度与系统实际室内平均温度的偏差， 即系统平均设定温度偏差AT作为模糊控 制器的一个输入量，以系统平均设定温度 偏差AT

10、的变化率:T/&作为另一个输入 fit，经过模糊控制器模糊化成为模糊欠最 E和EC。而以制冷系统的床缩机转速Un 作为模糊控制器的输出变臺。系统平均设 定温度偏差AT是指实测被控对彖系统的 以室内环境温度值减公设定环境温度值的 差进行加权平均所得的值即为系统平均设 定温AT o我们将系统平均设定温总AT 控制范围分为模糊控制区和确定控制区， 以系统平均设定温差AT值的±1-5°C为 界。系统平均设定温差AT值在±1.5°C以 外为模糊控制区，以内为确定控制区。在 开机工况完成后的6分钟时间内也为模糊 控制区，以利丁系统迅速稳定。而在模糊 控制区，

11、将系统平均设定温差AT分为7 个模糊状态：PB（正的大AT）； PM（正的中 AT）； PS （正的小Ar）； Z （正的零:T）； NS（负的小AT）； NM（负的中AT）： NE（负 的大AT）。将系统平均设定温差AT计算, 関整，并将范【韦I大致划分为13个点，分别 给出了它们对7个模糊状态的隶属度值， 即输入语言变量的取值：（负大、负中、负 小、零、止小、止中、正大）以符号NB、 NM、NS、Z、PS、PM、PBo 语言值的 隶屈函数选择三角形和梯形，如表1所示。开机？Yes初次开机?开始 Yes初次开机运行处川Yes-,NorA 1/ At二木次平 均采样温茱-1：次 平均采样温差平

12、均温差查表设定PID参数1rA T模糊化处理采用pum法计弾 爪缩机转速求“的隶属血系统平均采样温沪 AT处理AT/At模制化处理求AT/At的隶加掩表进行模糊推理.获得模糊输出WTT决.获得粕确的川 缩机转速输出值6-5-43-2-10123456PB00000000000.20.81PM000000000.20.810.80.2图5床缩机转速控制子程序流程图16PS0000000.20.810.80.200Z00000.20.810.80.20000NS000.20.810.80.2000000NM0.20.810.80.200000000NB10.80.20000000000农1输入变量

13、Z系统半均设定温差AT值模糊化及隶加度确定系统平均设定温差M变化率理论上应该指系统平均设定温差M变化速度 对控制输出的影响：实际应用时，我们将系统平均设定淋加T变化率定义为一 个采样间隔内系统平均设定温差AT变化。由J：系统平均设定温差AT变化是较 慢的，我们将系统平均设定温差AT变化值分为7个模糊状态：PB （正的大AT变 化率）；PM （正的中M差变化率）：PS （正的小AT变化率）：Z （正的零AT变 化率）：NS （负的小变化率）；NM（负的中AT变化率）：NB （负的大AT变化 率）。将系统平均设定温差AT变化率计算，関整，为13个点，分别给岀了它们 对7个模糊状态的隶屈度值，即输入

14、变暈EC的取值：（负大、负中、负小、零、 正小、正中、正大），表示符号（NE、NM、NS、Z、PS、PM、PE）,语言值的隶 属说数的选择，为计算简单取值与表1相同，如表2所示。-65-43-2-10123456PB00000000000.20.81PM000000000.20.810.80.2PS0000000.20.810.80.200Z00000.20.810.80.20000NS000.20.810.80.2000000NM0.20.810.80.200000000NB10.80.20000000000表2输入变最之一系统平均设定温差AT变化率:T/&模糊化及隶属度的确定制冷模

15、糊控制系统的丿E缩机转速的取值分为19种状态，分别对应斥缩机不 同的转速设定值（频率 HZ）： 20, 24, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 74, 78, 82, 86, 90, 93, 96并将这19种输入状态分为10个模糊输出状 态：（最低速、低速、较低速、慢中速、中速、快中速、慢高速、髙速、较高速、 最高速）表示符号为SL、ML、HL、SM、MM、HM、SH, MH、HH, OH,每 种具体输出状态对这10个模糊输出状态的隶属度值如表3所示。-9-8-7-6-55-3 -2-10123456789SL10.80.200000000000

16、00000ML0.2 0.810.80.200000000000000HL000.2 0.810.8 0.2000000000000SM00000.20.810.80.20000000000MM0000000.20.810.80.200000000HM000000000.20.810.80.2000000SH00000000000.20.810.80.20000MH0000000000000.20.810.80.200HH000000000000000.2 0.810.80.2OH00000000000000000.20.81表3输出变量压缩机转速Un的模糊化及隶属度的确定每个语言变最所取的语

17、言值对应的隶属函数都是交叉雨注的。初始设计时， 可采用均匀等分的方式布壳，然后再根据系统仿貞或实际控制结果进行合理的调 整和改进从而建立模糊控制规则。模糊控制规则即模糊推断逻辑是由一组 IF-THEN的控制规则组成的，这一组控制规则的形成來源丁人类思维逻辑和实际经验的总结。从经验出发，用语言形式來表述推理控制决策过程如下:IF （实际M过大）AND （实际AT有增加的趋势）THEN （压缩机转速耍增大）。 IF （实际M太小）AND （实际M有减小的趋势）THEN （丿k缩机转速耍减小）。 类似于上述的一系列控制规则集中在控制规则表4中。根据表4写出如下规则：NBNMNSZPSPMPBNBSL

18、MLSMMMHMSHMHNMSLMLSMMMHMSHMHNSMLHLMMHMSHMHHHZMLHLMMHMSHMHHHPSMLHLMMHMSHMHHHPMHLSMHMSHMHHHOHPBHLSMHMSHMHHHOH表4制冷占克糊控制系统爪缩机转速输出变量Un的初戈策控制表根据表11可得出以下21条控制决策：(1) . IF AT=NB AND IF AT / A* =NB/NM THEN Un=SL ELSE(2) . IF AT=NB AND IF T IM =NS/Z/PS THEN Un=ML ELSE(20) . IF AT=PB AND IF& =NS/Z/PS THEN U

19、n=SL ELSE(21) . IF AT=PB AND IF AT / =PM/PB THEN Un=OH ELSE按照上述介成推理与解模糊方法可以得到一个容帚为13*13的模糊控制代询表, 如表5所示。-65-43-2-10123456-666654443222105655543332110465444322210-1235543332110-112-244432221022214333211011-2-33043222101-222341332110-14-23-3-3-4222210-122-23444321102-333455421012223454565101233-3455-6-

20、6601-2-2-23-44-45-6-66表5压缩机转速模糊控制査询表在实际控制系统中，取得温差AT和变化率&后将其转化为模糊值，然 后査询表5即可得到控制杲的模糊值Uno但Un还是论域U中的一个等级值， 还须乘上 个输出暈化因子，才能决泄控制量的确切值，凰化因子根据系统的不 同由试验确定。在PDD调节控制中PID参数的确定同样通过相应的试验确定不同况（指系 统开机台数）的数值并形成控制表。PID皋本算法的某本思想是：控制器的输出 是与控制器的输入（谋差）成正比，与输出的积分成正比和与输入的导数成正比 的这三个分量之和。其连续表达式如式31。其式中e系统平均设定温差AT;厲一微分时间

21、：巧一积分时间；恳戸一调节器的放大倍数。PID控制即比例一枳分一微分控制中的比例项用丁纠止偏差；积分项用丁消除系 统的稳态误差；微分项用丁减小系统的超调最，增加系统稳定性。PID控制的性 能就决定于尺八T】、厲这三个系数，这三个系数通过试验來确定。对式31进 行拉氏变换可得到PID调节器的传递函数，并对传递两数进行离散化，用矩形法 数值积分代替传递函数中的枳分项，对导数项用后向差分逼近，从而得到。U严心占严叭e_)+S0-2)则=恳启q + 心( _%J+q(3-3)1=1AUk=Uk-Uk_1=Kp 乞-也19开机工况心4单开2543单开50或25+25533同时50+2564同时三台753

22、表6压缩机转速PID算法参数表图6 PID算法流程图曲先确定制冷控制系统的输入输_ Wk _ 玉-i) + Kd (ek 2务_ + 务_2)(34)(3-5)5为系统退出模糊控制时的爪缩机转速，务为系统设定平均温差值ATo其中心、心、根据开机工况的不同取不同的设 定值，并由试验确定。取值如下表6所示。其 PR算法控制流程图如图6所示。43电子膨胀阀的控制系统中有三个电子膨胀阀分别对应三个不 同的室内机，通过控制电子膨胀阀的开度來说 节对应室内机的制冷剂流量。电子膨胀阀的开 度采用控制口标过热度的方法。同系统压缩机 的转速控制相似也需经过三个阶段开机设定阶 段、模糊逻辑控制阶段、PID调节控制

23、阶段。 经过特定的开机阶段后判断是否进入PID调节 阶段，当过热度偏差±1.5°C时进入PID调节控 制，反之进入模糊逻辑控制，如图5所示。电 子膨胀阀的开度控制原理与用缩机转速控制基 本相同。以蒸发器出口过热度偏差代替系统 平均设定温差AT,以蒸发器过热度偏差&的 变化率4SV&來代替系统平均设定温差AT变 化率实现模糊控制和PID算法控制。模糊控制中根据模糊控制系统的设计方法，出变鼠，以蒸发器出口过热度与设定的过热度的偏差&作为模糊控制器的-个 20输入量，以蒸发器过热度偏差酗的变化率A£/Af作为另一个输入量，经过模糊 控制器模糊化成

24、为模糊矢量E和ECo而以制冷系统的电子膨胀阀开度Ud作为 模糊控制器的输出变量。蒸发器出口过热度偏差是指实测被控对象的蒸发器出口过热度减去设定 蒸发器出口过热度值的差。我们将蒸发器出口过热度控制范I韦1分为模糊控制区和 确泄控制区，以蒸发器出口过热度设定值的±15°C为界。蒸发器出口过热度在 设定值的土 1.5°C以外为模糊控制区，以内则为确定控制区。而在模糊控制区， 将蒸发器出口过热度偏差分为7个模糊状态：PB（1E的大）；PM（1E的中A5）； PS （正的小AF）： Z （ iK的零A£）； NS（负的小£*）； NM（负的中A£

25、;）: NB（负的大 A£）o将蒸发器出口过热度偏差计算，圆整，并将范圉细分为13个点，分别给 出了它们对7个模糊状态的隶属度值，即输入语言变暈的取值：（负大、负中、 负小、零、正小、正中、正大）以符号NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB。语言 值的隶属两数选择三角形和梯形，如表7所示。-65-43-2-10123456PB00000000000.20.81PM000000000.20.810.80.2PS0000000.20.810.80.200Z00000.20.810.80.20000NS000.20.810.80.2000000NM0.20.810.80.200000000

26、NB10.80.20000000000表7输入变帚之一蒸发器过热度偏差A£模糊化及隶属度确定蒸发器出口过热度偏差变化率理论上应该指蒸发器出口过热度变化速度对 控制输出的影响；实际应用时，我们将蒸发器出口过热度偏差变化率定义为一个 采样间隔内蒸发器出口过热度偏差变化。由丁蒸发器出口过热度偏差变化是较慢 的，我们将蒸发器出口过热度偏差变化率分为7个模糊状态：PB （正的大 ）： PM （正的中£/&）： PS （止的小AE/&率）；Z （正的零£/&）: NS （负的小EIM ）; NM（负的中£/&）； NB （负的大AE7

27、& ）。将蒸发器出 口过热度偏差变化率计算，圆整，并将范围细分为13个点，分别给出了它们对 7个模糊状态的隶属度值，即输入变最EC的取值：（负大、负中、负小、零、正 小、正中、任大），表示符号（NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB）,语言值的隶属 函数的选择，为计算简单取值与表7相同，如表8所示。-6-54-3-2-10123456PB00000000000.20.81PM000000000.20.810.80.2PS0000000.20.810.80.200Z00000.20.810.80.20000NS000.20.810.80.2000000NM0.20.810.80.2000

28、00000NB10.80.20000000000表8输入变最之一蒸发器过热度偏差A£变化率A/Af模糊化及隶加度的确定制冷模糊控制系统的输出变量Ud的取值分为13种状态，分别对应电子膨胀 阀开度大小：60、90、110、130、150、170、190、210、230、260、300、340、 380并将这13种输入状态分为7个模糊输出状态：（关闭、微开、小开、半开、 大半开、多半开、全开）表示符号为CB、CM、CS、H、OS、OM、OB,每种 具体输出状态对这7个模糊输出状态的隶属度值如表9所示。表9输出变量Ud的模糊化及隶屈度的确定每个语言变最所取的语言值对应的隶加两数都是交叉雨廉

29、的。初始设计时， 可采用均匀等分的方式布置，然后再根据系统仿真或实际控制结果进行合理的调 整和改进。建立模糊控制规则即模糊推断逻辑是山-组IF-TEIEN的控制规则组 成的，这一组控制规则的形成來源丁人类思维逻辑和实际经验的总结。从经验出 发，用语言形式来表述推理控制决策过程如下：IF （实际过热度过人）AND （实际过热度有增加的趙势）THEN （电子膨胀阀的 开度耍增大）。IF （实际过热度太小）AND （实际过热度有减小的趋势）THEN （电子膨胀阀的 开度耍减小）。类似于上述的一系列控制规则集中在控制规则农10中。根据表10写出如下规则:NBNMNSzPSPMPBNBOBOBOMOMo

30、sosHNMOBOMOMOSOSHCSNSOMOMOSOSHCSCSZOMOSOSHCSCSCMPSOSOSHCSCSCMCMPMOSHCSCSCMCMCBPBHcsCSCMCMCBCB表10制冷模糊控制系统输出变最Ud的决策控制表根据表10可得出以下31条控制决策：(1) IF E=NB AND IF EC=NB OR EC=NM THEN Ud=OB ELSE(2) IF E=NB AND IF EC=NS OR EC=Z THEN Ud=OM ELSE(30) .IF E=PB AND IF EC=Z OR EC=PS THEN Ud=CM ELSE(31) .IF E=PB AND I

31、F EC=PM OR EC=PB THEN Ud=CB按照上述介成推理与解模糊方法可以得到个容量为13*13的模糊控制査询表, 如表11所示。6-54-3-2-10123456-6666544432221056555433321101-465444322210-235543332110-11-2-2444322210122243332110-12330432221012223413321101123334222210-1222344432110-1-1-23-3-3-4-5-54210-1-2-2 23-45-45-65101-1233-3-455-6-660-1-2-2-23-4-4-4-5

32、-6-6-6衣11模糊控制査询农在实际控制系统中，取得过热度偏差、过热度偏差变化率后将其转化为模糊 值，然后査询表11即可得到控制量的模糊值Ud。但Ud还是论域U中的一个等 级值，还须乘上一个输出暈化因子，才能决定控制鼠的确切值。在电了膨胀阀开度PID调节控制中PID参数的确定同样需通过相应的试验确定 不同匸况（指系统开机台数）的数值并形成控制表。电子膨胀阀开度PR基木算 法的棊本思想与床缩机相同，同样得到式34和式35。4 =5 一Si =匚 ek -ek_x+#（兔-2ek_x +0=耳（务-ek_1）-KIek+KD（ek -2ek_x（3-4）5为系统退出模糊控制时的乞电子膨胀 阀对应

33、开度值，务为对应室内机蒸发器出 口过热度偏差值A£。其中心、匕、恳。根据对应室内机的 不同取不同的设定值，并由试验确定。其 PID算法控制流程图同压缩机转速PID算 法相同如图6所示。将系统设定平均温差 T替换为蒸发器出口过热度偏差其 中PID参数取值如下表12所示。室内机©室内机25A41室内机25B51室内机5083212电了膨胀阀PID控制参数设定农4.4软件设计根据以上软件设计原理，并利用 Motorola的SDK开发环境可以很方便地 完成软件设计。主要分为主程序和中断处 理程序（PWMA中断、PWMB中断、AD 中断、定时器0.5111S中断、定时器10ms 中断、sen中断、sci2中断、spi中断、 定时器输入捕作中断）。a.主程序（流程图如图7所示）(35)图7控制主程序流程图主程序中完成上电外设初始化（ADC、 PWM、Tim