JP2815993B2 - Absorption chiller control device - Google Patents
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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。The present invention relates to a control device for an absorption refrigerator that controls an absorption refrigerator by fuzzy control.
（ロ）従来の技術 従来、吸収冷温水機，冷凍機においては、冷水出口温
度を検出し設定値からの偏差に基ずき、吸収冷温水機，
冷凍機への入熱の制御を行う比例制御，あるいは冷水出
口温度によるPID制御が一般的であった。(B) Conventional technology Conventionally, in absorption chiller / heaters and refrigerators, the chilled water outlet temperature is detected and based on a deviation from a set value, the absorption chiller / heater,
Proportional control, which controls the heat input to the refrigerator, or PID control, based on the chilled water outlet temperature, was common.
これらの制御は冷水出口温度という単一の物理量に対
して一義的に吸収式冷凍機への入熱を制御するため、起
動，停止，緩急の負荷変動などあらゆる条件変化に対し
て熟練オペレーターが行う制御に比べると即応性に難点
があった。その改善のため、吸収冷温水機，吸収冷凍機
の外的条件を表す複数の物理量（冷水出口温度の設定値
からの偏差，その時間的変化割合など）、及び冷温水
機，冷凍機の内部条件を表す複数の物理量（高温発生器
温度，その時間的変化割合など）と吸収冷温水機，冷凍
機への入熱量，吸収液の循環量との間にファジイルール
及びメンバー・シップ関数を構成して、それに基づき吸
収式冷凍機の制御を行う制御方式が提案されている。Since these controls uniquely control the heat input to the absorption chiller for a single physical quantity, the chilled water outlet temperature, a skilled operator performs all conditions such as start, stop, and rapid load fluctuations. There was a problem in responsiveness compared to control. To improve this, multiple physical quantities (deviation from the set value of the chilled water outlet temperature, its rate of change over time, etc.) representing the external conditions of the absorption chiller / heater and absorption chiller, A fuzzy rule and membership function are constructed between multiple physical quantities (conditions of high-temperature generator, its rate of change over time, etc.) that represent conditions, the amount of heat input to the absorption chiller / heater, the amount of heat input to the refrigerator, and the amount of circulation of the absorbent. Then, a control method for controlling the absorption refrigerator based on the control method has been proposed.
その制御方式によると、冷水出口温度のみによるPID
制御方式に比べ、吸収冷温水機，吸収冷凍機の内部及び
外部状態とその変化を検知し、それらを統合的に判断し
制御を行うことができるため、熟練オペレーターが行う
制御と同等の即応性のよい制御性能が得られる。According to the control method, PID only by chilled water outlet temperature
Compared to the control method, the internal and external states of the absorption chiller / heater and the absorption chiller and their changes can be detected, and these can be judged and controlled in an integrated manner. Good control performance can be obtained.
しかしながら、吸収冷温水機，吸収冷凍機が安定に運
転制御されている状態（冷水出口温度が設定値近傍に制
御できている状態）では、ファジイ制御で一般的に言わ
れている設定値追従性能に問題がある。すなわち、 設定値とのオフセットが残る、 外乱の影響を受けやすい、 などである。However, when the operation of the absorption chiller / heater and the absorption chiller is stably controlled (the chilled water outlet temperature can be controlled close to the set value), the set value tracking performance generally referred to in fuzzy control is used. There is a problem. That is, the offset from the set value remains, and the device is easily affected by disturbance.
（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は、前述の従来方式において難点のあった設定
値近傍の制御性能について改善を行うものである。(C) Problems to be Solved by the Invention The present invention is to improve the control performance near a set value, which has a difficulty in the above-described conventional method.
（ニ）課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、ファジイ制御
規則を構成すべき入力変数の一つとして冷水出口温度と
その設定値との偏差を設定すると共に、他の一つの入力
変数として前記偏差の過去一定期間の平均値を設定し、
冷水出口温度が設定値近傍であることを条件として、前
記平均値に対するメンバー・シップ関数を構成してなる
制御部を備えていることを特徴としている。(D) Means for Solving the Problems According to the present invention, a refrigerating cycle is formed by connecting an evaporator, an absorber, a generator, a condenser, and the like, and the amount of heating of the generator is controlled by external conditions including a chilled water outlet temperature. In the control device of an absorption refrigerator controlled by using fuzzy inference, a deviation between a chilled water outlet temperature and its set value is set as one of input variables to constitute a fuzzy control rule, and the other is set. Set the average value of the deviation in the past fixed period as one input variable,
On the condition that the chilled water outlet temperature is near the set value, a control unit configured as a membership function for the average value is provided.
（ホ）作 用 本発明によれば、冷水出口温度とその設定値との偏差
の過去一定期間の平均値に対して規定されたメンバー・
シップ関数が、PID制御における積分動作に対応する働
きを為し、制御安定期における設定値に対する冷水出口
温度のオフセットが残らず、冷水出口温度の設定値への
追従性が向上する。(E) Operation According to the present invention, the member defined by the average value of the deviation between the chilled water outlet temperature and the set value for the past fixed period is used.
The ship function performs a function corresponding to the integration operation in the PID control, and there is no offset of the chilled water outlet temperature with respect to the set value in the control stable period, and the followability to the chilled water outlet temperature set value is improved.
（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。(F) Example FIG. 1 shows a double-effect absorption refrigerator using water as a refrigerant and an aqueous solution of lithium bromide (LiBr) as an absorbent (solution), wherein 1 is a high-temperature generator equipped with a burner 1B, 2 is a low-temperature generator, 3 is a condenser, 4 is an evaporator, 5 is an absorber, 6 is an absorbent pump, 7, 8 are a low-temperature heat exchanger and a high-temperature heat exchanger, respectively, 10 is a diluted absorbent pipe, 11 Is an intermediate absorption liquid pipe, 12 is a concentrated liquid pipe, 13 is a refrigerant pipe, 14 is a refrigerant liquid flow down pipe, and 15 is a refrigerant liquid circulation pipe, each of which is connected as shown in FIG. A refrigerant pump is provided in the middle of the refrigerant liquid circulation pipe 15.
15P is provided. Reference numeral 16 denotes a fuel supply pipe connected to the burner 1B. A fuel control valve (heating amount control valve) 17 is provided in the fuel supply pipe 16. Reference numeral 20 denotes a cold water pipe, and an evaporator heat exchanger 21 is provided in the middle of the cold water pipe 20. Further, 22 is a cooling water pipe.
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は燃料制御弁17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KQnを受けるごとに、今まで設定
されていた開度情報Qn-1と操作量KQnとにより新たな開
度情報Qn＝Qn-1＋KQn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。Reference numeral 23 denotes a control unit, and reference numeral 24 denotes a chilled water outlet temperature detector provided in the chilled water pipe 20. The chilled water temperature detector 24 and the fuel control valve 17 are connected to a control panel 23. And control panel 23
The control device of the microprocessor 25 and the fuel control valve 17
26 are provided. The microprocessor 25 includes a fuzzy inference processor 27 and a control rule storage device. The fuzzy inference processor 27 performs a logical operation on the operation amount KQ for the fuel control valve 17 and outputs the obtained operation amount KQ to the control device 26. The control device 26 corrects the opening of the fuel control valve 17 based on the operation amount KQ. Specifically, the control device 26 holds the opening degree information Q of the fuel control valve 17 and adjusts the opening degree of the fuel control valve 17 according to the opening degree information Q. Then, every time it receives an operation amount KQ n, sets a new opening information Q n = Q n-1 + KQ n by the opening information Q n-1 which has been set and the operation amount KQ n ever. That is, in this embodiment, the opening of the fuel control valve 17 is changed by the operation amount KQ from the fuzzy inference processor 27. In addition, a control rule storage device 28
Stores a control rule (fuzzy rule), a condition part, and a conclusion membership function necessary for the fuzzy logic operation executed by the fuzzy inference processor 27. Reference numeral 30 denotes an arithmetic unit, and reference numeral 31 denotes a chilled water inlet temperature detector provided in the chilled water pipe 20 on the inlet side of the evaporator 4. 32 is a high-temperature generator temperature detector for detecting the high-temperature generator temperature, and 33 is a cooling water inlet temperature detector for detecting the cooling water inlet temperature. The arithmetic unit 30 takes in the temperature data of the chilled water outlet temperature detector 24, the chilled water inlet temperature detector 31, the high temperature generator temperature detector 32, and the cooling water inlet temperature detector 33, and calculates the next data.
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。Coil water outlet temperature deviation (eto) eto = current value-target value Chilled water outlet temperature deviation rate of change (dto) dto = current value-previous value Chilled water inlet temperature change rate (dtci) dtci = current value-previous Value Change rate of chilled water inlet temperature (dti) dti = current value-previous value Average value of the past 40 samples of eto (e) High-temperature generator temperature change rate (dtg) dtg = current value-previous value Next, the functional block diagram of the microprocessor 25 is shown in FIG.
Shown in the figure. In the figure, reference numeral 34 indicates data eto, dto, dtci, dti, e, and dtg from the arithmetic unit 30 and, based on a condition part member shop function and a control rule stored in the control rule storage device 28, A fitness calculation unit for determining the fitness of the control rule. When a plurality of conditional part membership functions are defined, the minimum fitness is defined as the fitness. Here, eto, dto, dti, dtci, dtg, and e are N
3 to 8 using B, NS, ZR, PS, and PB. As can be seen, dti, dtci, and e are 0.4 and 0.
Weighting of 5, 0.5 is performed.
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
ときの制御量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。The control rules for eto, dto, and dtg are as shown in FIG. That is, here, the rule is not defined for the adjacent control rules, and the calculation time of the degree of conformity is shortened. Also, eto and dto are defined as shown in FIG. Here, NZ and PZ, which will be described later, are added to the conclusion part membership function to improve the convergence degree of the control amount KQ when eto approaches the set value. Fig. 11 for dtci, Fig. 12 for dti, 1 for e
The ones in Figure 3 are defined. In addition, about this e, e
Only when to is near ZR, as shown above,
Control performance and convergence are improved by taking the average of 0 samples.
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。35 is a member of the conclusion part in the control rule storage device 28
This is a correction unit that corrects the ship function so as to cut off the upper part in accordance with the fitness obtained by the fitness calculating unit. The conclusion part membership function is defined in FIG. As you can see from this figure, ZR
In the vicinity, NZ and PZ are defined to improve control.
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。Reference numeral 36 denotes a logical sum unit that superimposes the respective membership functions corrected by the correction unit 35 to obtain a logical sum, and reference numeral 37 denotes a gravity center calculation unit that calculates the center of gravity of the function generated by the logical sum unit 36. The calculated value is provided to the control device 26 as the valve operation amount KQ.
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。In such a device, during the operation of the absorption refrigerator, the arithmetic unit 30 includes the cooling outlet temperature detector 24 and the chilled water inlet temperature detector.
31, temperature signals are taken in from the high-temperature generator temperature detector 32 and the cooling water inlet temperature detector 33, for example, every five seconds. Then, from the temperature signal thus obtained, the deviation of the chilled water outlet temperature (eto) and the rate of change of the deviation of the chilled water outlet temperature (dt)
o), the rate of change of cooling water inlet temperature (dtci), the rate of change of cooling water inlet temperature (dti), the average value of the past 40 samples of eto (e), and the rate of change of high temperature generator temperature (dtg) Send to computer 25.
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KQnとして出力される。The fitness calculation unit 34 in the microcomputer 25 checks the fitness of the condition parts of all the control rules. And
Using the degree of matching, the correction unit 35 corrects the membership function of the corresponding conclusion part shown in FIG. That is, the portion above the fitness of each membership function is cut. The logical sum of the membership functions corrected in this way is obtained by the logical sum unit 36, and the center of gravity of the membership function is obtained by the center of gravity calculating unit 37. The output of the center-of-gravity calculation section 37 is output as the operation amount KQ n of fuel control valve 17.
弁の制御装置26はこの操作量KQnと今までの開度情報Q
n-1に基づいて新たな開度情報Qn＝Qn-1＋KQnを算出す
る。そして、この開度情報Qnに応じて燃料制御弁17を調
整する。The valve control device 26 calculates the operation amount KQ n and the opening degree information Q
calculates a new opening information Q n = Q n-1 + KQ n based on the n-1. Then, to adjust the fuel control valve 17 in response to the opening information Q n.
こうした動作は上述した５秒周期で繰り返される。 Such an operation is repeated in the above-described 5-second cycle.
（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、冷水出口温度とその設定値との偏差の過去一定
期間の平均値に対して規定されたメンバー・シップ関数
が、PID制御における積分動作に対応する働きを為し、
制御安定期における設定値に対する冷水出口温度のオフ
セットが残らず、冷水出口温度の設定値への追従性能の
向上し、制御の安定性が向上する。(G) Effects of the Invention As described above, according to the control device for the absorption refrigerator of the present invention, the member / specified value of the deviation between the chilled water outlet temperature and the set value for the average value in the past fixed period is determined. The ship function performs a function corresponding to the integral operation in PID control,
An offset of the chilled water outlet temperature with respect to the set value in the control stabilization period does not remain, and the performance of following the set value of the chilled water outlet temperature is improved, and the control stability is improved.
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。FIG. 1 is a block diagram of an absorption refrigerator to which the control device of the present invention is applied, FIG. 2 is a functional block diagram of a microcomputer used in the device of the present invention, and FIGS. 3 to 8 are used in the present invention. Characteristic diagram of conditional part membership function,
9 to 13 are explanatory diagrams of the control rules, and FIG. 14 is a characteristic diagram of the membership function of the conclusion part. 1 high temperature generator, 2 low temperature generator, 3 condenser
4 ... Evaporator, 5 ... Absorber, 17 ... Fuel control valve, 23 ...
... Control unit, 24 ... Cold water outlet temperature detector, 25 ... Microprocessor, 26 ... Control device, 27 ... Fuzzy inference processor, 28 ... Control rule storage device, 30 ... Computing device, 31 ... ... Chilled water inlet temperature detector, 32 ... High temperature generator temperature detector, 33 ... Cooling water inlet temperature detector, 34 ... Compatibility calculation unit, 35 ... Correction unit, 36 ... OR unit, 37 ... ... Center of gravity calculation unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 英一 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４−32268（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 15/00 306──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Eiichi Enomoto 2-18-18 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-4-32268 (JP, A) (58) ) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) F25B 15/00 306
Claims (1)
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、 ファジイ制御規則を構成すべき入力変数の一つとして冷
水出口温度とその設定値との偏差を設定すると共に、他
の一つの入力変数として前記偏差の過去一定期間の平均
値を設定し、冷水出口温度が設定値近傍であることを条
件として、前記平均値に対するメンバー・シップ関数を
構成してなる制御部を備えていることを特徴とした吸収
式冷凍機の制御装置。1. An absorption system in which an evaporator, an absorber, a generator, a condenser, etc. are connected to form a refrigeration cycle, and a heating amount of the generator is controlled by fuzzy inference based on external conditions including a chilled water outlet temperature. In the control device of the type refrigerator, the deviation between the chilled water outlet temperature and the set value is set as one of the input variables which should constitute the fuzzy control rule, and the other constant is set as the other input variable. An absorption refrigerator having an average value for a period and a control unit comprising a membership function for the average value, provided that the chilled water outlet temperature is near the set value. Control device.
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1990
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