JP2815992B2

JP2815992B2 - 吸収式冷凍機の制御装置

Info

Publication number: JP2815992B2
Application number: JP20201390A
Authority: JP
Inventors: 和弘人見; 淳小川; 正弘前川; 秀俊有馬
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JPH0486461A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明はファジイ制御により吸収式冷凍機を制御する
吸収式冷凍機の制御装置に関する。

（ロ）従来の技術従来、各種外部条件、内部条件を表す物理量を用いて
ファジイ制御を行う装置が種々考えられている。例え
ば、吸収式冷温水機や吸収式冷凍機の場合は、冷水出口
温度の設定値からの偏差、変化率や冷水入口温度の偏
差、変化率などの複数の外部条件に加えて、高温発生器
温度の変化率、循環ポンプ駆動周波数の変化率などの複
数の内部条件を同時に入力変数として取り込み、ファジ
イ制御を行っている。

こうした装置において、ファジイルール（以下ルー
ル）を作成する場合に、いわゆるプロダクションルール
（IF〜THENルール）で記述するが、入力変数（メンバー
・シップ関数）の中には、単独でファジイ推論に取り込
むものもあるが、多くの場合は他の入力変数との論理積
をとり、ファジイ推論を行う。例えば、入力変数をＡ、
Ｂ、Ｃ、出力変数をＤ、とした場合は、ルール1:IF A is PB AND B is ZR AND C is NB THEN D is ZR （但し、PBは正に大、ZRはゼロ、NBは負に大、のファジ
イラベルを示す）のように記述される。そして吸収式冷
凍機の場合、入力変数として実際の冷水出口温度の設定
値からの偏差を用いて、蒸発器の燃料供給を制御する場
合が多い。

（ハ）発明が解決しようとする課題こうした装置において、冷水出口温度が設定値近くに
なった場合、制御の精度が悪くなるという問題があっ
た。

（ニ）問題を解決するための手段本発明では、蒸発器、吸収器、発生器、凝縮器などを
接続して冷凍サイクルを形成し、発生器の加熱量を冷水
出口温度を含む外的条件によってファジイ推論を用いて
制御する吸収式冷凍機の制御装置に於て、ファジイ推論
の基礎となるファジイ制御規則の内、少なくとも一つの
ファジイ制御規則の条件部が前記外的条件に基づく２つ
の入力変数と、各入力変数に対する２つの条件部メンバ
ー・シップ関数を含み、該ファジイ制御規則の結論部メ
ンバー・シップ関数を、前記２つの条件部メンバー・シ
ップ関数に対応させてマトリクスに配列して構成してな
る制御部を備え、前記２つの入力変数の内、一方の入力
変数は、冷水出口温度とその設定値との偏差であって、
前記制御部のマトリクスには、前記冷水出口温度が設定
値近傍となる部分にて、他方の入力変数に対応する結論
部メンバー・シップ関数がマトリクスの行方向或いは列
方向へ間隔を置かずに規定されていると共に、発生器の
加熱量を調整する操作量が零近傍における結論部メンバ
ー・シップ関数が相互の間隔を詰めて細かく規定されて
いることを特徴としている。

（ホ）作用本発明装置により冷水出口温度が設定値近くにおいて
は細かい制御が行われる。

（ヘ）実施例第１図は冷媒に水、吸収剤（溶液）に臭化リチュウム
（LiBr）水溶液を利用した二重効用吸収式冷凍機を示
し、１はバーナ1Bを備えた高温発生器、２は低温発生
器、３は凝縮器、４は蒸発器、５は吸収器、６は吸収液
ポンプ、7,8はそれぞれ低温熱交換器及び高温熱交換
器、10は希吸収液配管、11は中間吸収液配管、12は濃縮
液配管、13は冷媒配管、14は冷媒液流下管、15は冷媒液
循環管であり、それぞれは第１図に示したように接続さ
れている。そして、冷媒液循環管15の途中に冷媒ポンプ
15Pが設けられている。また、16はバーナ1Bに接続され
た燃料供給管であり、この燃料供給管16の途中に燃料制
御弁（加熱量制御弁）17が設けられている。また、20は
冷水配管であり、この冷水配管20の途中に蒸発器熱交換
器21が設けられている。さらに、22は冷却水配管であ
る。

23は制御部、24は上記冷水配管20に設けられた冷水出
口温度検出器であり、この冷水温度検出器24、及び燃料
制御弁17が制御盤23に接続されている。そして制御盤23
にはマイクロプロセッサ25及び燃料制御弁17の制御装置
26が設けられている。そして、マイクロプロッセサ25は
ファジイ推論プロッセサ27と制御ルールの記憶装置28と
から構成されている。ファジイ推論プロッセサ27は燃料
制御弁17への操作量KQを論理演算し、得た操作量KQを制
御装置26へ出力する。制御装置26は上記操作量KQに基づ
いて燃料制御弁17の開度を補正する。具体的には、この
制御装置26は弁23の開度情報Ｑを保持していて、この開
度情報Ｑに応じて燃料制御弁17の開度を調整する。そし
て、操作量KQ_nを受けるごとに、今まで設定されていた
開度情報Q_n-1と操作量KQ_nとにより新たな開度情報Q_n＝Q
_n-1＋KQ_nを設定する。即ち、この実施例ではファジイ推
論プロッセサ27からの操作量KQで燃料制御弁17の開度が
変更される。また制御ルールの記憶装置28はファジイ推
論プロッセサ27で実行されるファジイ論理演算に必要な
制御ルール（ファジイ・ルール）、条件部及び結論部メ
ンバー・シップ関数を記憶する。また、30は演算装置、
31は蒸発器４の入口側の冷水配管20に設けられた冷水入
口温度検出器である。32は高温発生器温度を検出する高
温発生器温度検出器、33は冷却水入口温度を検出する冷
却水入口温度検出器である。演算装置30は上記冷水出口
温度検出器24、冷水入口温度検出器31、高温発生器温度
検出器32、及び冷却水入口温度検出器33の温度データを
取り込み次のデータを算出する。

冷水出口温度の偏差（eto） eto＝現在値−目標値冷水出口温度の偏差の変化率（dto） dto＝現在値−前の値冷却水入口温度の変化率（dtci） dtci＝現在値−前の値冷水入口温度の変化率（dti） dti＝現在値−前の値 etoの過去40サンプルの平均値（ｅ）高温発生器温度変化率（dtg） dtg＝現在値−前の値次に、マイクロプロッセサ25の機能ブロック図を第２
図に示す。同図において、34は上記演算装置30からのデ
ータeto、dto、dtci、dti、ｅ、dtgを受けて、制御ルー
ル記憶装置28内に記憶されている条件部メンバーショッ
プ関数と制御ルールから、各制御ルールの適合度を求め
る適合度算出部であり、複数の条件部メンバー・シップ
関数で定義が為されているときは最小の適合度をその適
合度とする。ここで、条件部メンバー・シップ関数とし
て、eto、dto、dti、dtci、dtg、ｅについてそれぞれN
B、NS、ZR、PS、PBを用いて第３図乃至第８図のように
定義する。これから分かるように、dti、dtci、ｅにつ
いては影響度合いを小さくするため、それぞれ0.4、0.
5、0.5の重み付けを行っている。

制御ルールとしてはeto、dto、dtgについては第９図
のようにしている。即ち、ここでは隣り合う制御ルール
について、ルールの定義を行わず、適合度の演算時間の
短縮を図っている。また、eto、dtoについては第10図の
ように定義している。ここでは、後述のNZやPZを結論部
メンバー・シップ関数に加え、etoが設定値に近付いた
ときの操作量KQの収束度合いを良くしている。dtciにつ
いては第11図、dtiについては第12図、ｅについては第1
3図のものが定義されている。なお、このｅについてはe
toがZRの近傍の時のみ、上記で示すようにetoの過去4
0サンプルの平均を採ることで制御性能、収束性を向上
させている。

35は上記制御ルール記憶装置28内の結論部メンバー・
シップ関数を上記適合度算出部34で得られた適合度に応
じて、その上部をカットするように、修正する修正部で
ある。なお、この結論部メンバー・シップ関数としては
第14図のものが定義される。この図から分かるようにZR
近傍においてはNZ及びPZを定義して制御を良くしてい
る。

36はこの修正部35で修正された各メンバー・シップ関
数を重ね合わせて論理和を採る論理和部、37はこの論理
和部36で生成された関数の重心を演算する重心演算部で
あって、この演算値が弁の操作量KQとして制御装置26へ
与えられる。

このような装置において、吸収式冷凍機の動作中、演
算装置30は冷却出口温度検出器24、冷水入口温度検出器
31、高温発生器温度検出器32、及び冷却水入口温度検出
器33より温度信号を例えば、５秒周期で取り入れる。そ
して、こうして得られた温度信号から、上記冷水出口温
度の偏差（eto）、冷水出口温度の偏差の変化率（dt
o）、冷却水入口温度の変化率（dtci）、冷水入口温度
の変化率（dti）、etoの過去40サンプルの平均値
（ｅ）、高温発生器温度変化率（dtg）を演算してマイ
クロコンピュータ25へ送る。

このマイクロコンピュータ25内の適合度演算部34では
全ての制御ルールの条件部の適合度を調べる。そして、
この適合度をもちいて修正部35で第14図で示す対応する
結論部のメンバー・シップ関数を修正する。即ち、各メ
ンバー・シップ関数の適合度より上の部分をカットす
る。こうして修正されたメンバー・シップ関数の論理和
が論理和部36で採られ、そのメンバー・シップ関数の重
心を重心演算部37で求める。この重心演算部37の出力が
燃料制御弁17の操作量KQ_nとして出力される。

弁の制御装置26はこの操作量KQ_nと今までの開度情報Q
_n-1に基づいて新たな開度情報Q_n＝Q_n-1＋KQ_nを算出す
る。そして、この開度情報Q_nに応じて燃料制御弁17を調
整する。

こうした動作は上述した５秒周期で繰り返される。

（ト）発明の効果以上述べた如く、本発明の吸収式冷凍機の制御装置に
よれば、冷水出口温度が設定値に接近した状態では、マ
トリクス中に結論部メンバー・シップ関数が規定されて
いない状態がなく、更に操作量が零近傍における結論部
メンバー・シップ関数を細かく設定しているので、冷水
出口温度が設定値近傍であっても振動したりすることな
く、安定して保たれる。

従って、最終的に冷水出口温度は設定値に精度良く設
定されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明制御装置が適用された吸収式冷凍機のブ
ロック図、第２図は本発明装置に使用されるマイクロコ
ンピュータの機能ブロック図、第３図乃至第８図は本発
明に用いられる条件部メンバー・シップ関数の特性図、
第９図乃至第13図は制御ルールの説明図、第14図は結論
部のメンバー・シップ関数の特性図である。１……高温発生器、２……低温発生器、３……凝縮器、
４……蒸発器、５……吸収器、17……燃料制御弁、23…
…制御部、24……冷水出口温度検出器、25……マイクロ
プロッセサ、26……制御装置、27……ファジイ推論プロ
ッセサ、28……制御ルールの記憶装置、30……演算装
置、31……冷水入口温度検出器、32……高温発生器温度
検出器、33……冷却水入口温度検出器、34……適合度演
算部、35……修正部、36……論理和部、37……重心演算
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有馬秀俊大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内 (56)参考文献特開平４−32668（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 15/00 306

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発器、吸収器、発生器、凝縮器などを接
続して冷凍サイクルを形成し、発生器の加熱量を冷水出
口温度を含む外的条件によってファジイ推論を用いて制
御する吸収式冷凍機の制御装置に於て、ファジイ推論の基礎となるファジイ制御規則の内、少な
くとも一つのファジイ制御規則の条件部が前記外的条件
に基づく２つの入力変数と、各入力変数に対する２つの
条件部メンバー・シップ関数を含み、該ファジイ制御規
則の結論部メンバー・シップ関数を、前記２つの条件部
メンバー・シップ関数に対応させてマトリクスに配列し
て構成してなる制御部を備え、前記２つの入力変数の内、一方の入力変数は、冷水出口
温度とその設定値との偏差であって、前記制御部のマト
リクスには、前記冷水出口温度が設定値近傍となる部分
にて、他方の入力変数に対応する結論部メンバー・シッ
プ関数がマトリクスの行方向或いは列方向へ間隔を置か
ずに規定されていると共に、発生器の加熱量を調整する
操作量が零近傍における結論部メンバー・シップ関数が
相互の間隔を詰めて細かく規定されていることを特徴と
した吸収式冷凍機の制御装置。