JPH0432657A - 冷凍サイクル制御装置 - Google Patents
冷凍サイクル制御装置Info
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- JPH0432657A JPH0432657A JP13882190A JP13882190A JPH0432657A JP H0432657 A JPH0432657 A JP H0432657A JP 13882190 A JP13882190 A JP 13882190A JP 13882190 A JP13882190 A JP 13882190A JP H0432657 A JPH0432657 A JP H0432657A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/21—Refrigerant outlet evaporator temperature
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
及肌Ω貝酌 [産業上の利用分野]
本発明(よ冷凍サイクルの制御装置に関し、特に2人力
2出力系制御対象内の相互干渉を緩和する制御装置に関
する。
2出力系制御対象内の相互干渉を緩和する制御装置に関
する。
[従来の技術]
一般的に、自動車用空気調和装置(以下「エアコン」と
略す)等には、可変能力圧縮微凝縮器、可変開度膨張弁
及び蒸発器を備えた冷凍サイクル装置が用いられている
。この装置(よ可変能力圧縮機、凝縮器、可変開度膨張
弁及び蒸発器の順序で、冷媒を循環させて室内空気と蒸
発器とで熱交換を行い、室内を冷却する。
略す)等には、可変能力圧縮微凝縮器、可変開度膨張弁
及び蒸発器を備えた冷凍サイクル装置が用いられている
。この装置(よ可変能力圧縮機、凝縮器、可変開度膨張
弁及び蒸発器の順序で、冷媒を循環させて室内空気と蒸
発器とで熱交換を行い、室内を冷却する。
この様な装置(よ室内の温度(あるいは湿度も)を快適
な状態に維持するために、室内の温度(湿度)状態に応
じて、冷媒の蒸発温度や過熱度を効率的に制御している
。冷媒の蒸発温度や過熱度は、圧縮機の能力(回転速度
、圧縮機容量等)および膨張弁の開度を調節することに
よって行われている。
な状態に維持するために、室内の温度(湿度)状態に応
じて、冷媒の蒸発温度や過熱度を効率的に制御している
。冷媒の蒸発温度や過熱度は、圧縮機の能力(回転速度
、圧縮機容量等)および膨張弁の開度を調節することに
よって行われている。
しかし、圧縮機の能力および膨張弁の開度は、それぞれ
独自に冷媒の蒸発温度および過熱度に影響し相互に干渉
してしまう。従って、冷媒蒸発温度および過熱度を各々
所望の状態に制御しようとしても、圧縮機の能力で冷媒
蒸発温度を単独に制御し、膨張弁の開度で過熱度を単独
に制御するシステムでは所望の冷媒蒸発温度および過熱
度へ迅速に収束させることは困難であった。
独自に冷媒の蒸発温度および過熱度に影響し相互に干渉
してしまう。従って、冷媒蒸発温度および過熱度を各々
所望の状態に制御しようとしても、圧縮機の能力で冷媒
蒸発温度を単独に制御し、膨張弁の開度で過熱度を単独
に制御するシステムでは所望の冷媒蒸発温度および過熱
度へ迅速に収束させることは困難であった。
この問題を解決するため、膨張弁の開度および圧縮機の
能力を、無干渉回路を介して算出していた(特開昭63
−29155号公報)。
能力を、無干渉回路を介して算出していた(特開昭63
−29155号公報)。
この無干渉回路における相互干渉補償要素を求める手法
は一般的に良く知られているものである。
は一般的に良く知られているものである。
即ち、2人力2出力系の場合、制御対象の伝達関数を2
行2列の行列G、(S)で表し、2行2列の相互干渉補
償要素Go(s)を適当に選んで、見かけ上の制御対象
G (s)、即ち G (s) =Gp (s) ・Go(s) ・・(
1)をなるべく対角行列に近づけようとする手法である
。
行2列の行列G、(S)で表し、2行2列の相互干渉補
償要素Go(s)を適当に選んで、見かけ上の制御対象
G (s)、即ち G (s) =Gp (s) ・Go(s) ・・(
1)をなるべく対角行列に近づけようとする手法である
。
しかし、上記条件から求められる相互干渉補償要素G0
(s)は相当に複雑になるのが普通であり、制御が遅延
する恐れがある。このため、G、(0)が正則行列であ
ればGo(s)として、定数行列G0(S) :G、
(0) −1・・・(2)を選択することが提案されて
いる。
(s)は相当に複雑になるのが普通であり、制御が遅延
する恐れがある。このため、G、(0)が正則行列であ
ればGo(s)として、定数行列G0(S) :G、
(0) −1・・・(2)を選択することが提案されて
いる。
このとき明らかに、
G (0) =G、 (0)・Go(0)=lF ・・
・(3)であるから、5=O(ダイナミクス要因を除外
した状態)で相互干渉は存在しない。しかも相互干渉補
償要素G0(s)は定数であるので、膨張弁および圧縮
機への各操作量が、目標値と実測値との偏差から算出さ
れる2つの算出値(例えば、疑似操作量)に対して定数
を乗することで求めらね制御の複雑さが解消される。
・(3)であるから、5=O(ダイナミクス要因を除外
した状態)で相互干渉は存在しない。しかも相互干渉補
償要素G0(s)は定数であるので、膨張弁および圧縮
機への各操作量が、目標値と実測値との偏差から算出さ
れる2つの算出値(例えば、疑似操作量)に対して定数
を乗することで求めらね制御の複雑さが解消される。
[発明が解決しようとする課題]
上記手法により求めた定数行列である相互干渉補償要素
G0(s)を、実際の冷凍サイクルに適用すると、圧縮
機の能力で冷媒蒸発温度を単独に制御し、膨張弁の開度
で過熱度を単独に制御するシステムよりも急速に蒸発温
度も過熱度も目標値に収束し、その結果として室温やエ
アコンの吹出温度等も所望の状態に迅速に到達する。
G0(s)を、実際の冷凍サイクルに適用すると、圧縮
機の能力で冷媒蒸発温度を単独に制御し、膨張弁の開度
で過熱度を単独に制御するシステムよりも急速に蒸発温
度も過熱度も目標値に収束し、その結果として室温やエ
アコンの吹出温度等も所望の状態に迅速に到達する。
しかし、上記補償要素Go(s)を用いても、制御の初
期の段階では末だ十分な制御が行われていないことが判
明した。これは、過熱度の応答が圧縮機能力操作時より
も膨張弁開度操作時の方が遅いのに、補償要素Go(s
)がダイナミクス要因を含んでいないため、目標冷媒蒸
発温度変更の初期段階で過熱度が圧縮機能力操作の影響
を速く受けて、制御にずれが生じるからである。従って
、例えば室温の温度設定を高温側から低温側に切り替え
た場合に、制御の初期の段階で過熱度が上昇し、エアコ
ンからの吹出温度の下降が一時停止してしまうという現
象が生じていた。
期の段階では末だ十分な制御が行われていないことが判
明した。これは、過熱度の応答が圧縮機能力操作時より
も膨張弁開度操作時の方が遅いのに、補償要素Go(s
)がダイナミクス要因を含んでいないため、目標冷媒蒸
発温度変更の初期段階で過熱度が圧縮機能力操作の影響
を速く受けて、制御にずれが生じるからである。従って
、例えば室温の温度設定を高温側から低温側に切り替え
た場合に、制御の初期の段階で過熱度が上昇し、エアコ
ンからの吹出温度の下降が一時停止してしまうという現
象が生じていた。
発明の構成[課題を解決するための手段]本発明は、上
記問題点を解決することを目的としてなされたものであ
り、相互干渉を緩和し、初期段階から十分に迅速な制御
を実現できる冷凍サイクル制御装置を提供するものであ
る。
記問題点を解決することを目的としてなされたものであ
り、相互干渉を緩和し、初期段階から十分に迅速な制御
を実現できる冷凍サイクル制御装置を提供するものであ
る。
上記問題を解決するためになされた本発明の冷凍サイク
ル制御装置は、第1図に例示するよう1ミ少なくとも可
変能力圧縮機 凝縮器、可変開度膨張弁及び蒸発器を冷
媒の流れに沿って順に配備した冷凍サイクルに対する制
御装置であって、上記蒸発器における冷媒の蒸発温度に
関連した蒸発温度関連物理量を検出する蒸発温度関連物
理量検出手段と、 上記蒸発器により発生する冷媒蒸気の過熱度に関連した
過熱度関連物理量を検出する過熱度関連物理量検出手段
と、 上記冷凍サイクルの能力の切り替えを指示する能力切替
指示手段と、 上記能力の切り替え指示に応じて少なくとも上記蒸発温
度関連物理量の目標値を設定する目標設定手段と、 上記蒸発温度関連物理量とその目標値との偏差に基づい
て第1算出量を算出する第1算出手段と、上記過熱度関
連物理量とその目標値との偏差に基づいて第2算出量を
算出する第2算出手段と、相互干渉補償要素を用いるこ
とにより、上記第1算出量と上記第2算出量とからなる
入力から、可変能力圧縮機の能力関係操作量と可変開度
膨張弁の開度関係操作量とを出力する補償手段と、を備
えるとともに、 上記相互干渉補償要素が、 少なくとも、能力関係操作量を算出するために第1算出
量に乗算される第1要素と、開度関係操作量を算出する
ために、第1算出量に乗算される第2要素および第2算
出量に乗算される第3要素とからなり、 上記第2要素と上記第1要素との比の絶対値が、上記冷
凍サイクルのダイナミクス要因を除外して設定した入出
力伝達関数に基づき相互干渉を除去する手法で算出され
た相互干渉補償要素の内で対応する要素の比の絶対値に
比較して大きいことを特徴とする。
ル制御装置は、第1図に例示するよう1ミ少なくとも可
変能力圧縮機 凝縮器、可変開度膨張弁及び蒸発器を冷
媒の流れに沿って順に配備した冷凍サイクルに対する制
御装置であって、上記蒸発器における冷媒の蒸発温度に
関連した蒸発温度関連物理量を検出する蒸発温度関連物
理量検出手段と、 上記蒸発器により発生する冷媒蒸気の過熱度に関連した
過熱度関連物理量を検出する過熱度関連物理量検出手段
と、 上記冷凍サイクルの能力の切り替えを指示する能力切替
指示手段と、 上記能力の切り替え指示に応じて少なくとも上記蒸発温
度関連物理量の目標値を設定する目標設定手段と、 上記蒸発温度関連物理量とその目標値との偏差に基づい
て第1算出量を算出する第1算出手段と、上記過熱度関
連物理量とその目標値との偏差に基づいて第2算出量を
算出する第2算出手段と、相互干渉補償要素を用いるこ
とにより、上記第1算出量と上記第2算出量とからなる
入力から、可変能力圧縮機の能力関係操作量と可変開度
膨張弁の開度関係操作量とを出力する補償手段と、を備
えるとともに、 上記相互干渉補償要素が、 少なくとも、能力関係操作量を算出するために第1算出
量に乗算される第1要素と、開度関係操作量を算出する
ために、第1算出量に乗算される第2要素および第2算
出量に乗算される第3要素とからなり、 上記第2要素と上記第1要素との比の絶対値が、上記冷
凍サイクルのダイナミクス要因を除外して設定した入出
力伝達関数に基づき相互干渉を除去する手法で算出され
た相互干渉補償要素の内で対応する要素の比の絶対値に
比較して大きいことを特徴とする。
[作用]
本発明においては、相互干渉補償要素は、能力関係操作
量を算出するために、少なくとも第]算呂量に乗算され
る第1要素と、開度関係操作量を算出するために、第1
算出量に乗算される第2要素および第2算出量に乗算さ
れる第3要素とを備えているが、定数行列G、(0)−
1をそのまま用いているのではない。この定数行列G、
(0)−1に比較して、第2要素と第1要素との比(第
2要素/第1要素)の絶対値は大きく設定されている定
数行列を用いている。即ち、 「第1算出量×第2要素
」に基づいて算出される開度関係操作量の方が、[第1
算出量×第1要素」に基づいて算出される能力関係操作
量に比較して、定数行列G、(0)をそのまま用いて算
出された場合よりも、その変化において強調されている
のである。尚、長時間の液バツクの生じない範囲での強
調であることは当然である。
量を算出するために、少なくとも第]算呂量に乗算され
る第1要素と、開度関係操作量を算出するために、第1
算出量に乗算される第2要素および第2算出量に乗算さ
れる第3要素とを備えているが、定数行列G、(0)−
1をそのまま用いているのではない。この定数行列G、
(0)−1に比較して、第2要素と第1要素との比(第
2要素/第1要素)の絶対値は大きく設定されている定
数行列を用いている。即ち、 「第1算出量×第2要素
」に基づいて算出される開度関係操作量の方が、[第1
算出量×第1要素」に基づいて算出される能力関係操作
量に比較して、定数行列G、(0)をそのまま用いて算
出された場合よりも、その変化において強調されている
のである。尚、長時間の液バツクの生じない範囲での強
調であることは当然である。
このように、開度関係操作量に比較的大きな変化を示す
操作量が迅速に設定されることにより、前述したごとく
の膨張弁開度操作による過熱度応答遅れを補い、初期段
階からの制御の応答性が向上する。
操作量が迅速に設定されることにより、前述したごとく
の膨張弁開度操作による過熱度応答遅れを補い、初期段
階からの制御の応答性が向上する。
[実施例]
次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第2図は一実施例としての自動車用エアコン及び
その制御装置を示す。
する。第2図は一実施例としての自動車用エアコン及び
その制御装置を示す。
本冷凍サイクルは、可変容量圧縮機1、凝縮器3、レシ
ーバ5、可変開度膨張弁7、及び蒸発器9から構成され
ている。これらの機能は一般的なものであり、構成も公
知であるので、それ自身の説明は省略する。特に上記可
変容量圧縮機]は、特開昭61−85219号にも示さ
れ、電子制御回路25からの操作信号により、その圧縮
機容量を調節して冷媒の圧縮量を制御している。また可
変開度膨張弁7は電磁弁からなり、電子制御回路25か
らの操作信号により弁開度を調節して冷媒流量を制御し
ている。
ーバ5、可変開度膨張弁7、及び蒸発器9から構成され
ている。これらの機能は一般的なものであり、構成も公
知であるので、それ自身の説明は省略する。特に上記可
変容量圧縮機]は、特開昭61−85219号にも示さ
れ、電子制御回路25からの操作信号により、その圧縮
機容量を調節して冷媒の圧縮量を制御している。また可
変開度膨張弁7は電磁弁からなり、電子制御回路25か
らの操作信号により弁開度を調節して冷媒流量を制御し
ている。
蒸発器9には、室内空気と蒸発器9内冷媒とを熱交換さ
せるためのプロアファン]]が設けられている。この吹
き出し量の調節は、運転室のダツシュボードに備えられ
た操作パネル13の室温設定や風量設定のスイッチ群を
運転者等が操作することによりなさ札 プロアモータ1
1aの回転速度の変更により実現される。
せるためのプロアファン]]が設けられている。この吹
き出し量の調節は、運転室のダツシュボードに備えられ
た操作パネル13の室温設定や風量設定のスイッチ群を
運転者等が操作することによりなさ札 プロアモータ1
1aの回転速度の変更により実現される。
可変容量圧縮機1の入力軸]aには、電磁クラッチ]5
が設けら札 この電磁クラッチ]5を介して、自動車用
エンジン17からの駆動出力が伝達される。また凝縮器
3はエンジンクーリングファン19により冷却されてい
る。
が設けら札 この電磁クラッチ]5を介して、自動車用
エンジン17からの駆動出力が伝達される。また凝縮器
3はエンジンクーリングファン19により冷却されてい
る。
上記操作パネル]3の設定信号SW、蒸発器9出口近傍
の温度センサ2]からの冷媒温度TS信号および圧力セ
ンサ23からの冷媒圧力PR信号は、マイクロコンピュ
ータとして構成されている電子制御回路25に入力され
る。電子制御回路25は、備えられた入力回路25aに
て各信号をデジタル信号に変換して入力し、CPLJ、
ROM。
の温度センサ2]からの冷媒温度TS信号および圧力セ
ンサ23からの冷媒圧力PR信号は、マイクロコンピュ
ータとして構成されている電子制御回路25に入力され
る。電子制御回路25は、備えられた入力回路25aに
て各信号をデジタル信号に変換して入力し、CPLJ、
ROM。
RAM及びクロックを備えた論理演算回路25bにて所
定の処理をし、その結果に対応する必要な指令を、備え
られた出力回路2,5cから所定の信号として出力し、
電磁クラッチ15のオン・オフ、容量調節用電磁弁27
および可変開度膨張弁7の開度を制御する。
定の処理をし、その結果に対応する必要な指令を、備え
られた出力回路2,5cから所定の信号として出力し、
電磁クラッチ15のオン・オフ、容量調節用電磁弁27
および可変開度膨張弁7の開度を制御する。
次に電子制御回路25が実行する処理を第3図のフロー
チャート・に基づいて説明する。この処理はプログラム
として論理演算回路25bOROM中に記憶されている
。
チャート・に基づいて説明する。この処理はプログラム
として論理演算回路25bOROM中に記憶されている
。
図示しないキースイッチのオン操作により処理が開始さ
れると、まず、各種フラグ・変数・定数の初期設定、あ
るいは電磁クラッチ15、容量調節用電磁弁27および
可変開度膨張弁7の初期状態が設定される(ステップ]
00)。
れると、まず、各種フラグ・変数・定数の初期設定、あ
るいは電磁クラッチ15、容量調節用電磁弁27および
可変開度膨張弁7の初期状態が設定される(ステップ]
00)。
次に制御周期に至ったか否かが判定される(ステップ1
]0)。予め設定された所定周期に至っていなければ否
定判定されて待機状態となる。所定周期に至ると肯定判
定されて、次に操作パネル13の設定信号SWに基づき
、目標値の変更があったか否かが判定される(ステップ
120)。例えば操作パネル]3にて、風量設定を切り
替えたり、室温設定を切り替えたりした場合に目標値が
切り替わったと判定される。目標値の変更は冷凍サイク
ルにおける能力の切り替え指示を意味している。目標値
の変更があれば、既に設定されている蒸発温度の目標値
が設定信号SWに応じた目標値に新たに設定される(ス
テップ]30)。例えば、室温が新たに設定された場合
には、その新たな設定室温から、第4図に示す設定室温
と目標冷媒蒸発温度TPOとの関係マツプに基づき、目
標冷媒蒸発温度TPOが求められ設定される。このマツ
プはROM中に記憶されている。勿論、マツプの替わり
に、その関係を示す演算式をROM中に記憶設定してお
き計算にて目標冷媒蒸発温度TROを求めてもよい。
]0)。予め設定された所定周期に至っていなければ否
定判定されて待機状態となる。所定周期に至ると肯定判
定されて、次に操作パネル13の設定信号SWに基づき
、目標値の変更があったか否かが判定される(ステップ
120)。例えば操作パネル]3にて、風量設定を切り
替えたり、室温設定を切り替えたりした場合に目標値が
切り替わったと判定される。目標値の変更は冷凍サイク
ルにおける能力の切り替え指示を意味している。目標値
の変更があれば、既に設定されている蒸発温度の目標値
が設定信号SWに応じた目標値に新たに設定される(ス
テップ]30)。例えば、室温が新たに設定された場合
には、その新たな設定室温から、第4図に示す設定室温
と目標冷媒蒸発温度TPOとの関係マツプに基づき、目
標冷媒蒸発温度TPOが求められ設定される。このマツ
プはROM中に記憶されている。勿論、マツプの替わり
に、その関係を示す演算式をROM中に記憶設定してお
き計算にて目標冷媒蒸発温度TROを求めてもよい。
目標過熱度SHOは通常、好ましい過熱度(例えば]0
0°Cが存在するので、室温設定を切り替えたり風量設
定を切り替えたりしても変更しない。
0°Cが存在するので、室温設定を切り替えたり風量設
定を切り替えたりしても変更しない。
勿論、必要があれば設定信号SWに応じて目標過熱度S
HOを変更してもかまわない。
HOを変更してもかまわない。
尚、ステップ130で(よ 上述のごとく目標値を変更
することに加えて、各種ゲインを状況に応じて変更して
も良い。例えば後述するPID制御のゲインや、補償要
素α、β、 b12(の、 b22(0)等である
。ただし、α、βについては、後述する関係(式(9)
)を満足していなくてはならない6次に温度センサ21
から冷媒温度TSが、圧力センサ23から冷媒圧力PR
が読み込まれる(ステップ140)。次に、純粋物質で
は圧力が決定すれば飽和温度が求められるので、この冷
媒圧力PRの値から冷媒の蒸発温度TRを求める(ステ
ップ]45)。次に冷媒温度TSから蒸発温度TRを差
し引いて、蒸発器9の出口での冷媒蒸気の過熱度5H(
=TS−TR)を求める(ステップ]50)。
することに加えて、各種ゲインを状況に応じて変更して
も良い。例えば後述するPID制御のゲインや、補償要
素α、β、 b12(の、 b22(0)等である
。ただし、α、βについては、後述する関係(式(9)
)を満足していなくてはならない6次に温度センサ21
から冷媒温度TSが、圧力センサ23から冷媒圧力PR
が読み込まれる(ステップ140)。次に、純粋物質で
は圧力が決定すれば飽和温度が求められるので、この冷
媒圧力PRの値から冷媒の蒸発温度TRを求める(ステ
ップ]45)。次に冷媒温度TSから蒸発温度TRを差
し引いて、蒸発器9の出口での冷媒蒸気の過熱度5H(
=TS−TR)を求める(ステップ]50)。
次に、冷媒蒸発温度TRと目標冷媒蒸発温度TROとの
偏差/T、および過熱度SHと目標過熱度SH○との偏
差/Sが算出される(ステップ]60)。次に、PID
計算により、偏差7丁に基づいて第1疑似操作量×が算
出さ札偏差/Sに基づいて第2疑似操作量Yが算出され
る(ステップ]70)。PID計算は良く知られた手法
であるので詳細な説明は省略するが、例えばPID制御
のベロシティフオームの例として、次式のごとくにして
各疑似操作量を求める。勿論、ポジションフオームのP
ID制御でもよい。またP制御、P1制御、あるいはP
D副制御も、更に最適レギュレータ等の現代制御でも良
い。
偏差/T、および過熱度SHと目標過熱度SH○との偏
差/Sが算出される(ステップ]60)。次に、PID
計算により、偏差7丁に基づいて第1疑似操作量×が算
出さ札偏差/Sに基づいて第2疑似操作量Yが算出され
る(ステップ]70)。PID計算は良く知られた手法
であるので詳細な説明は省略するが、例えばPID制御
のベロシティフオームの例として、次式のごとくにして
各疑似操作量を求める。勿論、ポジションフオームのP
ID制御でもよい。またP制御、P1制御、あるいはP
D副制御も、更に最適レギュレータ等の現代制御でも良
い。
Vn=Vn−++Kp ((E、−En−1)±(/l
/TI) E。
/TI) E。
十(T、/at) (E、 2E、−1+Eo−2)
)Vn二次の疑似操作量 Vn−、: 1サンプリング前の疑似操作量Ko:比例
ゲイン(ただし、以下の記述で蒸発温度制御用の比例ゲ
インをKl、過熱度制御用の比例ゲインをに2とする。
)Vn二次の疑似操作量 Vn−、: 1サンプリング前の疑似操作量Ko:比例
ゲイン(ただし、以下の記述で蒸発温度制御用の比例ゲ
インをKl、過熱度制御用の比例ゲインをに2とする。
)
/l:サンプリングタイム
Ti:積分時間
T、:微分時間
En:現在の偏差
En−、:iサンプリング前の偏差
1=n−2:2サンプリング前の偏差
次に、弁開度操作量θaおよび圧縮機容量操作量Daが
、次式(4)、 (5)にて算出される(ステップ]
80)。
、次式(4)、 (5)にて算出される(ステップ]
80)。
Da=×・α十Y−b12(0)・・・(4)θa=X
・β十Y −b22co)−<5>ここで、α、β、
b12(の、 b22(0)は定数(補償要素)で
ある。このα、β、 b12(の、 b22(0)
は、次のように求められたものである。
・β十Y −b22co)−<5>ここで、α、β、
b12(の、 b22(0)は定数(補償要素)で
ある。このα、β、 b12(の、 b22(0)
は、次のように求められたものである。
前述の式(2) [G、 (s) =G、 (0)
−’] におけるGo(S)[ただし、S=0]および
G、(0)を、具体的に行列式で示すと次式(6)、
(7)のごとくに表される。尚、次式(6)、 (
7)に対応するブロック線図は第5図に示される。
−’] におけるGo(S)[ただし、S=0]および
G、(0)を、具体的に行列式で示すと次式(6)、
(7)のごとくに表される。尚、次式(6)、 (
7)に対応するブロック線図は第5図に示される。
尚、式(6)では、図にある「α」の代わりにrbll
(0)J を、 「β」の代わりにrb21(0)J
を用いている。
(0)J を、 「β」の代わりにrb21(0)J
を用いている。
従って、式(2)の関係は、次式(8)のごとく表され
る。右辺のall(の、 a12(の、 a21(
の。
る。右辺のall(の、 a12(の、 a21(
の。
a 22(0)はすべて定数である。
・・・(8)
この式から当然に補償要素b11(の、 b12(の
、b21(の、 b22(0)[;& all(の
、 a12(の、 a21(の。
、b21(の、 b22(0)[;& all(の
、 a12(の、 a21(の。
a 22(0)の組合せにより、定数として求められる
。
。
ここで式(4)、 (5)におけるb12(の、
b22(0)IL 式(8)における同一記号に該当す
る。
b22(0)IL 式(8)における同一記号に該当す
る。
また式(4)、 (5)におけるα、βは理論値であ
るbll(の、 b21(0)に刻しては、次式(9
)に示す関係になるように設定されている。
るbll(の、 b21(0)に刻しては、次式(9
)に示す関係になるように設定されている。
β/αl > l b21(0)/bll(0)I
・・・(9)従って上記式(4)、 (5)にて
は、理論値b11(0)、 b21(0)を用いた場
合よりも、弁開度操作量θaの変化が大きく強調されて
制御されることになる。
・・・(9)従って上記式(4)、 (5)にて
は、理論値b11(0)、 b21(0)を用いた場
合よりも、弁開度操作量θaの変化が大きく強調されて
制御されることになる。
尚、本実施例ではα、β(よ 各々、理論値b11(0
)、 b21(0)に対して同符号としているが、最
終的にはPID制御の比例ゲインに1との積が算出され
て操作量に反映されることから、比例ゲインKlの符号
を考慮すれば、α、βと理論値b 11(0)、 b
21(0)とは、異なる符号とすることが出来る。
)、 b21(0)に対して同符号としているが、最
終的にはPID制御の比例ゲインに1との積が算出され
て操作量に反映されることから、比例ゲインKlの符号
を考慮すれば、α、βと理論値b 11(0)、 b
21(0)とは、異なる符号とすることが出来る。
従って、α、βの符号については自由に設定できる。
また、制御系のトータルとしての比例(定数)ゲインは
、PID制御の比例ゲインKl、に2と補償要素α、β
、 b12(の、 b22(0)との積により決定
するので、比例ゲインKl、に2の重みを変更すれば、
補償要素α、βの内のいずれか1つ、および補償要素b
12(0)、 b22(0)のいずれか1つを、「]
」として設定することができ、 「]」の場合は、X、
Yとの乗算を省略することが出来る。例えば、式(
4)、 (5)は次式(4)’ 、(5)’のように
簡単化することもできる。
、PID制御の比例ゲインKl、に2と補償要素α、β
、 b12(の、 b22(0)との積により決定
するので、比例ゲインKl、に2の重みを変更すれば、
補償要素α、βの内のいずれか1つ、および補償要素b
12(0)、 b22(0)のいずれか1つを、「]
」として設定することができ、 「]」の場合は、X、
Yとの乗算を省略することが出来る。例えば、式(
4)、 (5)は次式(4)’ 、(5)’のように
簡単化することもできる。
D a = X 十Y−b 12(0)’ −
(4)’θa=X・β’ 十Y ・・・(
5)′このようにして、各操作量θa、Daが設定され
ると、次にその操作量が操作信号に変換されて容量調節
用電磁弁27および可変開度膨張弁7に出力される(ス
テップ]90)。
(4)’θa=X・β’ 十Y ・・・(
5)′このようにして、各操作量θa、Daが設定され
ると、次にその操作量が操作信号に変換されて容量調節
用電磁弁27および可変開度膨張弁7に出力される(ス
テップ]90)。
こうして、制御はステップ770に戻り、以後上述した
処理が制御周期毎に繰り返される。このことにより、実
際の蒸発温度や過熱度が目標値に到達するように制御が
なされる。
処理が制御周期毎に繰り返される。このことにより、実
際の蒸発温度や過熱度が目標値に到達するように制御が
なされる。
本実施例で(よ このように構成されていることにより
、室温や風量等の設定変化に応答性よく可変容量圧縮機
]の能力と可変開度膨張弁7の開度とを追随させること
ができ、所望の空調状態に設定切り替えの初期から迅速
に到達させることができる。
、室温や風量等の設定変化に応答性よく可変容量圧縮機
]の能力と可変開度膨張弁7の開度とを追随させること
ができ、所望の空調状態に設定切り替えの初期から迅速
に到達させることができる。
本実施例にて室温設定を切り替えた場合における吹出温
度のタイミングチャートを第6図に示す。
度のタイミングチャートを第6図に示す。
第6図では、太い実線が本実施例であり下式(10)で
得られるα、βを用いた場合である。
得られるα、βを用いた場合である。
β/α=l、 4X (b21(0)/bll(0)
) ・・・(10)また、細い実線は理論値(bti
(の、 b2]、(0))をそのまま用いた場合、破
線は補償要素を用いずPID制御のみにて蒸発温度偏差
7丁から圧縮機容量操作量Daを算出し過熱度偏差AS
から弁開度操作量θaを算出した場合である。
) ・・・(10)また、細い実線は理論値(bti
(の、 b2]、(0))をそのまま用いた場合、破
線は補償要素を用いずPID制御のみにて蒸発温度偏差
7丁から圧縮機容量操作量Daを算出し過熱度偏差AS
から弁開度操作量θaを算出した場合である。
単にPID制御(破線)のみでは吹出温度が所望の温度
に低下するのに170秒かかっている。
に低下するのに170秒かかっている。
補償要素を用いている場合(太い実線および細い実線)
では、70秒はどで所望の温度となるが、理論値を用い
ている方(細い実線)は、設定切り替え操作があってか
ら40秒近くも、吹出温度がほとんど低下せずに推移し
ている。このためこの間は十分な冷房が行われず操作者
にも違和感が生するとともに室内全体の冷房が遅延する
。
では、70秒はどで所望の温度となるが、理論値を用い
ている方(細い実線)は、設定切り替え操作があってか
ら40秒近くも、吹出温度がほとんど低下せずに推移し
ている。このためこの間は十分な冷房が行われず操作者
にも違和感が生するとともに室内全体の冷房が遅延する
。
方、補償要素としてα、βを用いた場合には、切り替え
操作当初から急速な吹出温度の低下があり、操作者にも
違和感が生じることがなく室内全体の冷房も迅速に行わ
れる。これは前記式(9)の関係により、切り替え操作
直後の過熱度の上昇が抑制されることに起因している。
操作当初から急速な吹出温度の低下があり、操作者にも
違和感が生じることがなく室内全体の冷房も迅速に行わ
れる。これは前記式(9)の関係により、切り替え操作
直後の過熱度の上昇が抑制されることに起因している。
上記実施例にては、補償要素としてα、β、b12(0
)、 b22(0)を用いたが、この内、b 12(
0)は無くてもほとんど制御性に問題は生じない。従っ
て、前記式(4)、 (5)は、次のように簡単化で
きる。
)、 b22(0)を用いたが、この内、b 12(
0)は無くてもほとんど制御性に問題は生じない。従っ
て、前記式(4)、 (5)は、次のように簡単化で
きる。
Da=X・α ・・・(11)
θa=X・β十Y −b22(0) −(12)こ
れに式(4)’、 (5)’の簡単化処理を導入する
と、式(13)、 (14)のごとく更に簡単となり
、制御演算負荷が低減できる。
θa=X・β十Y −b22(0) −(12)こ
れに式(4)’、 (5)’の簡単化処理を導入する
と、式(13)、 (14)のごとく更に簡単となり
、制御演算負荷が低減できる。
D a = X ・・・(
13)θa=X・β’ +Y ・・・
(14)本実施例では、圧縮機1は吐出容Mを変更でき
る可変容量型であったが、容量は一定で回転速度を変化
させるタイプのものでもよく、また吐出容量は変更せず
圧縮率、即ち吸入容量を変更してもよい。要するに可変
能力圧縮機として圧縮した冷媒の単位時間当りの吐出質
量(あるいは圧縮前の冷媒の単位時間当りの吸入質量)
を変更できるものであればよい。
13)θa=X・β’ +Y ・・・
(14)本実施例では、圧縮機1は吐出容Mを変更でき
る可変容量型であったが、容量は一定で回転速度を変化
させるタイプのものでもよく、また吐出容量は変更せず
圧縮率、即ち吸入容量を変更してもよい。要するに可変
能力圧縮機として圧縮した冷媒の単位時間当りの吐出質
量(あるいは圧縮前の冷媒の単位時間当りの吸入質量)
を変更できるものであればよい。
また、圧力センサ23を設けずとも、直接、冷媒蒸発温
度TRを蒸発器9がら温度センサにより検出して、冷媒
の蒸発温度に関連する物理量として用いてもよい。この
(a 蒸発器9通過直後の空気温度、吹出空気温度、あ
るいは室温でも良い。
度TRを蒸発器9がら温度センサにより検出して、冷媒
の蒸発温度に関連する物理量として用いてもよい。この
(a 蒸発器9通過直後の空気温度、吹出空気温度、あ
るいは室温でも良い。
上記実施例で(よ 過熱度SHは、蒸発器9出口の過熱
蒸気温度TSと冷媒蒸発温度TRとの差から求めたが、
蒸発器9の出入口に各々冷媒温度センサを設けて、その
冷媒温度差から過熱度を求めても良い。
蒸気温度TSと冷媒蒸発温度TRとの差から求めたが、
蒸発器9の出入口に各々冷媒温度センサを設けて、その
冷媒温度差から過熱度を求めても良い。
前記可変開度膨張弁7は開度が調節可能となっているが
、自身は固定開度の膨張弁として、その上流に別体に冷
媒流量調節用の制御弁を設け、両者の組合せを可変開度
膨張弁とし、て駆動するようにしてもよい。
、自身は固定開度の膨張弁として、その上流に別体に冷
媒流量調節用の制御弁を設け、両者の組合せを可変開度
膨張弁とし、て駆動するようにしてもよい。
尚、本実施例では、冷凍サイクルの能力の切り替えを指
示する能力切替指示手段として、操作パネル]3が該当
し、乗員による操作パネル13の操作に応じて蒸発温度
の目標値が切り替えられていた操作パネル13以外の能
力切替指示手段として(友車室内外に設けられた温度セ
ンサや日射量を測定する日射センサを用いることが呂来
る。
示する能力切替指示手段として、操作パネル]3が該当
し、乗員による操作パネル13の操作に応じて蒸発温度
の目標値が切り替えられていた操作パネル13以外の能
力切替指示手段として(友車室内外に設けられた温度セ
ンサや日射量を測定する日射センサを用いることが呂来
る。
この様なセンサを用いて、例え(瓜車室温度に応じて自
動設定される風量、車室内外の各温度、日射量等の空調
環境に応じて適切な冷房能力が発揮されるように、蒸発
温度の目標値を変更してもよい。
動設定される風量、車室内外の各温度、日射量等の空調
環境に応じて適切な冷房能力が発揮されるように、蒸発
温度の目標値を変更してもよい。
本実施例において、偏差の算出処理(ステップ]60)
とPID計算処理(ステップ170)とが第1算出手段
および第2算出手段としての処理に該当し、弁開度・回
転速度操作量の算出処理(ステップ180)が補償手段
としての処理に該当する。また実施例の第1疑似操作因
×が第1算出量に第2疑似操作量Yが第2算出量に、α
が第1要素(二 βが第2要素に、 b22(0)が
第3要素に対応する。従って、本実施例ではPID制御
の比例ゲインKl、に2は第1算出量、第2算出量に含
まれている。しかし、第1算出量、第2算出量に含める
ことなく、補償手段での計算でPID制御のゲインKl
、に2をもたせてもよい。この場合は、PID制御は補
償手段に含まれることになる。
とPID計算処理(ステップ170)とが第1算出手段
および第2算出手段としての処理に該当し、弁開度・回
転速度操作量の算出処理(ステップ180)が補償手段
としての処理に該当する。また実施例の第1疑似操作因
×が第1算出量に第2疑似操作量Yが第2算出量に、α
が第1要素(二 βが第2要素に、 b22(0)が
第3要素に対応する。従って、本実施例ではPID制御
の比例ゲインKl、に2は第1算出量、第2算出量に含
まれている。しかし、第1算出量、第2算出量に含める
ことなく、補償手段での計算でPID制御のゲインKl
、に2をもたせてもよい。この場合は、PID制御は補
償手段に含まれることになる。
発明の効果
本発明の冷凍サイクル制御装置は、補償手段に用いられ
る相互干渉補償要素の丙第1算出量に乗算される第2要
素と第1要素とが、理論値としてダイナミクス要因を除
外して求めたものに比較して、その比が大きく設定され
ている。
る相互干渉補償要素の丙第1算出量に乗算される第2要
素と第1要素とが、理論値としてダイナミクス要因を除
外して求めたものに比較して、その比が大きく設定され
ている。
このため、相互干渉を極力排除1一つつ、応答性の低い
通熱度制御を迅速化して、初期段階から応答性のよい冷
凍サイクルの制御を実現できる。
通熱度制御を迅速化して、初期段階から応答性のよい冷
凍サイクルの制御を実現できる。
第1図は本発明の内容を概念的に例示した基本的構成図
、第2図は本発明の一実施例を示すシステム構成概略系
統図、第3図はその電子制御回路にて実施される制御処
理のフローチャート、第4図は設定室温と目標冷媒蒸発
温度との関係を示すマツプ図、第5図は制御のブロック
線医第6図は本実施例の動作を示すタイミングチャート
を表す。 第1図 ]・・・可変能力圧縮機 7・・・可変開度膨張弁 ]]a・・・プロアモータ 21・・・温度センサ 25・・・電子制御回路 3・・・凝縮器 9・・・蒸発器 13・・・操作パネル 23・・・圧力センサ 7・・・容量調節用電磁弁
、第2図は本発明の一実施例を示すシステム構成概略系
統図、第3図はその電子制御回路にて実施される制御処
理のフローチャート、第4図は設定室温と目標冷媒蒸発
温度との関係を示すマツプ図、第5図は制御のブロック
線医第6図は本実施例の動作を示すタイミングチャート
を表す。 第1図 ]・・・可変能力圧縮機 7・・・可変開度膨張弁 ]]a・・・プロアモータ 21・・・温度センサ 25・・・電子制御回路 3・・・凝縮器 9・・・蒸発器 13・・・操作パネル 23・・・圧力センサ 7・・・容量調節用電磁弁
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 少なくとも可変能力圧縮機、凝縮器、可変開度膨張
弁及び蒸発器を冷媒の流れに沿って順に配備した冷凍サ
イクルに対する制御装置であつて、上記蒸発器における
冷媒の蒸発温度に関連した蒸発温度関連物理量を検出す
る蒸発温度関連物理量検出手段と、 上記蒸発器により発生する冷媒蒸気の過熱度に関連した
過熱度関連物理量を検出する過熱度関連物理量検出手段
と、 上記冷凍サイクルの能力の切り替えを指示する能力切替
指示手段と、 上記能力の切り替え指示に応じて少なくとも上記蒸発温
度関連物理量の目標値を設定する目標設定手段と、 上記蒸発温度関連物理量とその目標値との偏差に基づい
て第1算出量を算出する第1算出手段と、上記過熱度関
連物理量とその目標値との偏差に基づいて第2算出量を
算出する第2算出手段と、相互干渉補償要素を用いるこ
とにより、上記第1算出量と上記第2算出量とからなる
入力から、可変能力圧縮機の能力関係操作量と可変開度
膨張弁の開度関係操作量とを出力する補償手段と、を備
えるとともに、 上記相互干渉補償要素が、 少なくとも、能力関係操作量を算出するために第1算出
量に乗算される第1要素と、開度関係操作量を算出する
ために、第1算出量に乗算される第2要素および第2算
出量に乗算される第3要素とからなり、 上記第2要素と上記第1要素との比の絶対値が、上記冷
凍サイクルのダイナミクス要因を除外して設定した入出
力伝達関数に基づき相互干渉を除去する手法で算出され
た相互干渉補償要素の内で対応する要素の比の絶対値に
比較して大きいことを特徴とする冷凍サイクル制御装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13882190A JPH0432657A (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 冷凍サイクル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13882190A JPH0432657A (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 冷凍サイクル制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0432657A true JPH0432657A (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=15231018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13882190A Pending JPH0432657A (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 冷凍サイクル制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0432657A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8287032B2 (en) | 2008-12-08 | 2012-10-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle lower body structure |
JP2015068614A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | ダイキン工業株式会社 | 冷凍装置 |
JP2016075440A (ja) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | ダイキン工業株式会社 | 空調室内機 |
US10018174B2 (en) | 2014-10-31 | 2018-07-10 | Komatsu Ltd. | Hydraulic pump/motor |
-
1990
- 1990-05-29 JP JP13882190A patent/JPH0432657A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8287032B2 (en) | 2008-12-08 | 2012-10-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle lower body structure |
JP2015068614A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | ダイキン工業株式会社 | 冷凍装置 |
JP2016075440A (ja) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | ダイキン工業株式会社 | 空調室内機 |
US10018174B2 (en) | 2014-10-31 | 2018-07-10 | Komatsu Ltd. | Hydraulic pump/motor |
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