JPH0460333A - 空気調和機の制御方式 - Google Patents

空気調和機の制御方式

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JPH0460333A
JPH0460333A JP2171506A JP17150690A JPH0460333A JP H0460333 A JPH0460333 A JP H0460333A JP 2171506 A JP2171506 A JP 2171506A JP 17150690 A JP17150690 A JP 17150690A JP H0460333 A JPH0460333 A JP H0460333A
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air conditioner
control
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幸生 鳶
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久 時崎
Tomohide Funakoshi
智英 船越
Yoshitaka Hara
嘉孝 原
Kazuhito Fujinaka
藤中 和仁
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明はファジィ推論を圧縮機の運転能力の制御に用い
た空気調和機の制御方式において、特に冷房運転時のフ
ァジィ推論と暖房運転時のファジィ推論とに関するもの
である。
(ロ)従来の技術 一般に従来のファジィ制御装置としては特開平1−14
2902号公報に記載きれた様なものがあった。この公
報に記載されたものは、′自動車に搭載されたプロセッ
サにより自動車の推進装置など被制御対象部をファジィ
制御するファジィ制御部を具備する自動車のファジィ制
御方式において、ファジィ制御部には記憶装置と、記憶
制御装置の読出制御部とを具備し、該記憶装置に、被制
御対象部における検出量と時間的変化とを所定の規則に
従って予め演算し、その結果をテーブルとして格納し、
記憶装置の読出制御部は所定の時期に該テーブルを読み
出して被制御部を制御する。
ものであった。
ファジィ制御装置をこのように構成することによって、
プロセッサは検出値が与えられるとテーブルからこの検
出値に対応する値を読み出すのみの動作でファジィ制御
が行えるものであった。すなわちプロセッサは検出値に
対して処理時間のかかるファジィ推論をいちいち行う必
要がなく、プロセッサでのファジィ制御に掛ける処理時
間を短くすることができる利点を有するものであった。
(ハ)発明が解決しようとする課題 以上のように構成きれた従来の技術ではテーブルを用い
ることによってプロセッサの処理時間を短くすることが
できるが、このテーブルは特定の被制御対象部に対して
予め作成された物であった。そのためこの被制御対象部
が複数の運転状態を取るような場合にも常に同じファジ
ィ推論が適用される問題点があった。例えば被制御対象
物を空気調和機とした時には、一般に冷房運転時と暖房
運転時とでは利用者の室温に対する感じ方が異なるもの
であり、単1の特性しか有きないファジィ推論を用いた
ときには夫々の運転状態に適した制御が充分に行えない
ものであった。
このような問題点に対して、本発明は被制御対象物の運
転状態に応してファジィ推論の特性を変え、夫々の運転
状態に合わせた最適なファジィ制御が行えるように成し
た空気調和機の制御方式を提供するものである。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は空気調和機の運転制御に用いるファジィ制御に
於て、ファジィ制御は室温に基ついて前件部のメンバー
シップ関数の成立度合いを求め、この前件部のメンバー
シップ関数の成立度合いを前記制御規則に適用して後件
部のメンバーシップ関数の重み付けを行い、この後件部
のメンバシップ関数の重み付けの大きさに応じて制御出
力を得るように成すと共に、空気調和機の冷房運転時と
暖房運転時とで前件部または/及び後件部のメンバーシ
ップ関数を変えるものである。
空気調和機が冷房運転の時は前件部または/及び後件部
のメンバーシップ関数のいくつかを前記制御出力がマイ
ナスきれる方向にずらしてなり、または前件部または/
及び後件部のメンバーシップ関数のいくつかの形を暖房
運転時の前件部または/及び後件部のメンバーシップ関
数の形から前記制御出力がマイナスきれる方向に変えて
なるものである。
また、前記ファジィ制御は室温に基づいて前件部のメン
バーシップ関数の成立度合いを求め、この前件部のメン
バーシップ関数の成立度合いを前記制御規則に適用して
後件部のメンバーシップ関数の重み付けを行い、この後
件部のメンバーシップ関数の重み付けの大きさに応じて
制御出力を得るように成すと共に、空気調和機の冷房運
転時と暖房運転時とで前記制御規則の一部を変えてなる
ものである。
(ホ)作用 このように構成された空気調和機の制御方式を用いると
、空気調和機の運転状態に合わせてファジィ推論の特性
を変えることができるものである。
(へ)実施例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1図
はファジィ制御装置を被調和室の温度制御に適用した際
の概略図である。この図において、1は温度制御される
被調和室、2はこの被調和室に設けられ、冷房運転と暖
房運転とが可能な空調ユニットであり、吐出口から冷却
空気、または加熱空気を吐出して被調和室の冷房または
暖房を行うものである。この空調ユニットは後記するイ
ンバータ装置を用いることによって冷房能力、または暖
房能力を変えることができるものである。3は被調和室
1の室温を検出できるように取り付けられた温度センサ
であり、サーミスタなど温度によって内部抵抗値が変化
する検出素子を用いている。4は室温設定器であり、設
定温度に対応する信号を出力するものである。この室温
設定器としては、可変抵抗を用いて抵抗値を変えるもの
、電圧発生器を用いて出力電圧を変えるもの、設定値に
対応した値のコードをまたは信号を出力するものなど種
々のものを用いることができる。
5は検出値の出力部であり、温度センサ3の内部抵抗値
の変化から対応する室温Tを算出し、この室温Tと室温
設定器4に設定された室温Sとの差“e=、T−3”を
演算し、(尚、暖房運転を行うときには“e=−(T−
3)”とする。また前回求めた差e゛と今回求めた差C
との変化分“八〇−〇= −eITを演算して、これら
の差eとΔeとをマイクロコンピュータ−6へ出力する
。このマイクロコンピュータ−6はこの差e、八〇を用
いて出力を演算しインパーク装置11へ出力する。
このインバータ装置11は、マイクロコンピュータ−6
から与えられた信号に基づいて空調ユニット2の運転能
力を可変制御するものである。例えは、空調ユニット2
に誘導電動機を駆動源とする圧縮機を用いた場合は、こ
の誘導電動機に供給する交流電力の周波数を変えること
によって空調ユニット2の運転能力を変えることができ
−る。また、他の方式としては直流電動機を駆動源とす
る圧縮機を用いた場合は、この直流電動機に供給する直
流電力の電圧を変えることによって空調ユニット2の運
転能力を変えることができる。尚、7〜10は記憶部で
あり、本実施例では1つの記憶素子を分割して複数のエ
リア設定して記憶部7〜10に振り分けている。
以下、マイクロコンピュータ−6の動作について説明す
る。マイクロコンピュータ−6は前記eとΔeとを用い
てファジィ推論を行うものである。第2図はメンバーシ
ップ関数の1例(2等辺三角形)であり、このメンバー
シップ関数は横軸上のA、Cの値と縦軸上の最大成立度
合いBとが与えられる関数として設定することができる
。すなわち、(1) e < Aではメンバーシップ関
数の成立度合いは0、(2)A≦e<(A+C)/2で
はメンバーシップ関数の成立度合いは(2BX(eA)
)/(C−A)、(3)(A+ C)/ 2≦eくCで
はメンバーシップ関数の成立度合いは(2BX(e−C
))/(C−A)、(4)C50ではメンバーシップ関
数の成立度合いはOである。このように第2図に示すA
、B、Cの定数が設定されればこのメンバーシップ関数
を表す関数を設定することができる。従って、eの値が
得られればメンバーシップ関数の成立度合いを求めるこ
とができる。尚、メンバーシップ関数は2等辺二角形に
限るものではなく正三角形、台形、釣り鐘形など制御対
象物と利用者の5感に基ついて任意に設定すればよいが
、関数化しやすい形が好ましい。
第3図は冷房運転モードにおいて、室温と設定値との差
eに対する前件部のメンバーシップ関数を表した特性図
である。夫々のメンバーシップ関数NB、NS、20.
PS、PBは第2図(7)A。
B、Cに相当する定数が設定されており、これらの定数
から夫々のメンバーシップ関数を表す関数が設定されて
いる。これらの関数を表す定数の一覧は第5図に示して
いる。尚、メンバーシップ関数ZOは差eがないと感し
る集合を表し、メンバーシップ関数PSは差eがプラス
側に少しあると感しる集合を表し、メンバーシップ関数
PBは差eがプラス側に大きくあると感じる集合を表し
、メンバーシップ関数NSは差eがマイナス側に少しあ
ると感じる集合を表し、メンバーシップ関数NBは差e
がマイナス側に大きくあると感しる集合を表している。
第3図は暖房運転モードにおける前件部のメンバーシッ
プ関数であり第3図に示したメンバーシップ関数と同様
に定数の一覧は第5図に示している。
従って、差eに対する前件部のメンバーシップ関数の夫
々の成立度合いはメンバーシップ関数NB−FBの夫々
の関数毎に冷房運転モード又は暖房運転モードの定数を
用いて前記式から演算で求めることができる。
尚、第3図、第4図に示す前件部のメンバーシップ関数
は形と配置との両方を変えているがいずれか一方のみを
変えるようにしてもよい。
また差Cの変化率Δeについても同様に前件部のメンバ
ーシップ関数を設定することができる。
この場合冷房運転モードと暖房運転モードとでメンバー
シップ関数を表す関数の定数を変えても良いし、又同−
の定数を用い又もよい。一般にΔeの変化幅を大きく設
定するときには冷房運転モードと暖房運転モードとで定
数を変えた方が好ましく、Δeの変化幅が小さいときに
は同一定数を用いることができるが、これに限るもので
はない。
尚、八〇に対するメンバーシップ関数もeに関するメン
バーシップ関数と同様にNB−PBまでの5種類のメン
バーシップ関数を設定する。
第6図は後件部のメンバーシップ関数に重み付けを行う
チューニングの関係図(ファジィ推論に用いるルール)
であり、eに対するメンバーシップ関数成立度合いとΔ
eに対するメンバーシップ関数の成立度合いとから後件
部のメンバーシップ関数の重み付けを行うものである。
後件部のメンバーシップ関数は関数NB−FBまでの7
個を設定している。メンバーシップ関数zOは第1図に
示す空調ユニット2の運転能力を変更させない集合を表
し、メンバーシップ関数PSは空調ユニット2の運転能
力を少し増加させる集合を表し、メンバーシップ関数P
Mは空調ユニット2の運転能力を中ぐらいに増加させる
集合を表し、メンバーシップ関数PBは空調ユニット2
の運転能力を大きく増加させる集合を表し、メンバーシ
ップ関数NSは空調ユニット2の運転能力を少し減少さ
せる集合を表し、メンバーシップ関数NMは空調ユニッ
ト2の運転能力を中ぐらいに減少させる集合を表し、メ
ンバーシップ関数NBは空調ユニット2の運転能力を大
きく減少させる集合を表している。尚、これらのメンバ
ーシップ関数の横軸は空調ユニット2の運転能力の増減
量を設定する。
ファジィ推論のルールとしては以下の17個のルールを
設定している。
(1)eに関するメンバーシップ関数NBが成立しかつ
Δeに関するメンバーシップ関数NBが成立すれば後件
部のメンバーシップ関数NBが成立する。
(2)eに関するメンバーシップ関数NSが成立しかっ
Δeに関するメンバーシップ関数NSが成立すれば後件
部のメンバーシップ関数NMが成立する。
(17) eに関するメンバーシップ関数PBが成立し
かつΔeに関するメンバーシップ関数PBが成立すれば
後件部のメンバーシップ関数PBが成立する。
第7図は他の特性を示すチューニングの関係図であり、
第6図に示す関係を冷房運転とするとこの第7図に示す
関係は暖房運転時の関係を示している。この図において
第6図に示す関係図との違イハ、上記(1)のルールを
“eに関するメンバーシップ関数NSが成立しかつΔC
に関するメンバーシップ関数NSが成立すれば後件部の
メンバーシップ関数NSが成立する”に変え、さらにe
に関するメンバーシップ関数PBが成立しかつ△eに関
するメンバーシップ関数zOが成立する時と、eに関す
るメンバーシップ関数zOが成立しかつΔeに関するメ
ンバーシップ関数PBが成立する時のルールを削除した
点にある。この様にチューニングの関係を変えることに
よって後件部のメンバーシップ関数のPBへの重み付け
と同じくメンバーシップ間数NSへの重み付けが減り、
全体として空気調和機の運転能力をあまり上げない方向
へファジィ推論の特性が変わるものである。
第8図は第6図又は第7図のチューニングの関係図によ
って重み付けが行われる後件部のメンバーシップ関数の
特性図である。この図において横軸は出力、すなわち空
調ユニット2の運転能力の増減値である。この後件部の
メンバーシップ関数NB−FBを表す関数も前件部のメ
ンバーシップ関数と同様にして3つの定数A、B、Cが
定まれは決定きれる。第8図に示す後件部のメンバーシ
ップ関数からこの定数のうちA、Cは予め設定されてい
る。これらの定数も前件部のメンバーシップ関数と同様
に冷房運転モードと暖房運転モードとの2種類の定数を
格納して空調ユニットの運転状態に合わせて選択して使
用する様にしてもよい。尚、定数Bは重み値を表し上記
ルール(1)〜ルール(17)によって設定される値で
ある。
この図において定数A=f2’、B=y13’C=f4
’で表せられたメンバーシップ関数(点線によるメンバ
ーシップ関数)は暖房運転時にメンバーシップ関数NS
が置き換えられる関数であり、メンバーシップ関数NS
が左に移動したものである。
第9図は後件部のメンバーシップ関数の定数A、Cの値
を示した説明図である。尚、定数Bはチューニングの関
係図によって重み付けられた値が用いられる。メンバー
シップ関数NSの定数は冷房運転モードと暖房運転モー
ドとで用いる定数の値が異なる。すなわち第9図のメン
バーシップ関数NSの欄の左側(A=f2.C=F4)
が冷房運転モードで用いる定数であり、右側(A=f’
2’、C=f4’)が暖房運転モードで用いる定数であ
る。
次に、マイクロコンピュータ−6の主な動作を第10図
のフローチャートを用いて説明する。まずステップSO
からファジィ推論を開始する。このファジィ推論は空調
ユニットの制御の一環として、所定周期毎(30秒に1
回位の割合)に行われるものである。従って、空調ユニ
ットの運転能力の変更は所定周期毎に行われるものであ
る。次にステップS1で“冷房運転か?否か?”の判断
を行う、すなわち、冷房運転モードのデータを用いるか
、暖房運転モードのデータを用いるかの判断を行う。こ
の冷房運転モード、暖房運転モードの区別は空調ユニッ
トが冷房運転/暖房運転に設定されているかのみではな
く、季節の変化を切り換えの要素に取り入れてもよい。
尚、モードの数は中間期のモードなどを加え2モード以
上でもよいことはいうまでもない。次にステップS2、
ステップS3にてモードに対応するデータを記憶部から
読み出す。ステップS2では第5図に示した冷房運転用
の定数、第6図に示す冷房運転側のチューニングの関係
を示すデータ、第9図に示す冷房運転用の定数を記憶部
から読み込で夫々のメンバーシップ関数を表す関数を設
定するものである。またステップS3では同様に暖房運
転の定数を記憶部から読み込で暖房運転用の関数を設定
するものである。
次いでステップS4でe1△eの値を入力してステップ
S5で夫々のメンバーシップ関数の成立度合いを算出す
る0例えば、冷房運転モードでC=el、Δe=Δe1
とすると、前記した前件部のメンバーシップ関数を表す
関数(冷房運転モードのデータを用いた関数)に夫々e
l、Δc1を代入すると、Cに関しては第10図に示す
ようにメンバーシップ関数zOの成立度合いがE2、メ
ンバーシップ関数PSの成立度合いがElになりメンバ
ーシップ関数NB、NS、PBの成立度合いは0である
。Δeに関しては第12図に示すようにメンバーシップ
関数zOの成立度合いが八E2、メンバーシップ関数P
Sの成立度合いがΔE1になりメンバーシップ関数NB
、NS、PBの成立度合いは0である。
次にステップS6で後件部のメンバーシップ関数NB−
FBの重み付けを行う。第11図及び第12図から前件
部の成立しているメンバーシップ関数は、eに関しては
メンバーシップ関数Zoとメンバーシップ関数PSであ
り、Δeに関してはメンバーシップ関数zOとメンバー
シップ関数PSである。従って、第13115!0に示
したような網掛は部分のルールが適用きれる。このルー
ルは第6図を用いて説明したルールである。すなわち、
後件部においてはメンバーシップ関数zO、メンバーシ
ップ関数PS、メンバーシップ関数PMが成立する。夫
々の重み付は値はE2XΔE2.E1×八E2(EIX
ΔE2<E2XΔE1にっきEIXΔE2の値を採用)
、EIXΔE1である。
尚、本実施例では前件部のメンバーシップ関数の成立度
合いを0〜FF(16進法)のバイトデータで表し、後
件部のメンバーシップ関数の重み付けをθ〜FFFF(
16進法)のワードデータで扱って、マイクロコンピュ
ータ−6での演算をやり易くしているが、成立度合い及
び重み付けを0〜1の値に変換して扱ってもよい。この
時記憶部に格納される定数yはθ〜1の値に設定する。
この様にして、求められた後件部のメンバーシップ関数
の重み付けの値をこのメンバーシップ関数の定数Bとし
、第9図に示す定数A、Cを用いて、夫々のメンバーシ
ップ関数を合成すると第14図に示すような合成図形が
得られる。
次にステップS7にて第14図に示す合成図形の重心を
算出する。重心は合成前のメンバーシップ関数の定数A
、B(重み付は値)、cを用いて算出する。この算出さ
れた重心がGである。次いで、ステップS8にてこの重
心に対応する横軸の値Δf1を得る。この八f1を空調
ユニットの能力の変更量としてインバータ装置11へ出
力する。空調ユニット2の運転能力を供給する交流電源
の周波数を変えて行っているときは八f1は周波数の増
減値に相当する。
また暖房運転を行っているときにはステップS3で暖房
運転用の定数やルールが設定されているので、e=el
、Δe=Δe1と検出値が冷房運転時と同じ値でも第4
図に示す前件部のメンバシップ関数PSの成立度合いが
大きくなる。従って、最終的な出力(空調ユニットの運
転能力の増減値は)冷房運転のときに比べて正側に大き
くなる。
このように冷房運転と暖房運転とでファジィ推論の特性
を変えてなるので、同じ検出値を入力しても冷房運転と
暖房運転とで出力の太き許が変わるものである。従って
、冷房運転時には冷房運転に適したようにファジィ推論
を設定することができ、また暖房運転時には暖房運転に
適したようにファジィ推論を設定することができ、運転
モードが変わっても常に最適なファジィ推論が行えるも
のである。
(ト)発明の効果 以上の如く本発明は空気調和機の運転制御に用いるファ
ジィ制御に於て、ファジィ制御は室温に基づいて前件部
のメンバーシップ関数の成立度合いを求め、この前件部
のメンバーシップ関数の成立度合いを前記制御規則に適
用して後件部のメンバーシップ関数の重み付けを行い、
この後件部のメンバーシップ関数の重み付けの太きびに
応じて制御出力を得るように成すと共に、空気調和機の
冷房運転時と暖房運転時とで前件部または/及び後件部
のメンバーシップ関数の配置や形、または制御規則を変
えるので、空気調和機の冷房運転と暖房運転とでファジ
ィ推論の特性を変えることができる。従って、冷房運転
と暖房運転とで夫々に適したファジィ推論を設定するこ
とができ、冷房運転、暖房運転を問わず最適なファジィ
推論が行え、被調和室の快適性を向上できるものである
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の概略を示す概略図、第2図はメンバー
シップ関数の1例(2等辺三角形)を示す特性図、第3
図は冷房運転モードの前件部のメンバーシップ関数の特
性図、第4図は暖房運転モードの前件部のメンバーシッ
プ関数の特性図、第5図は冷房運転モード、暖房運転モ
ードで用いる前件部のメンバーシップ関数を表す関数の
定数の対応図、第6図は後件部のメンバーシップ関数に
重み付けを行う際の関連図、第7図は暖房運転モードで
用いる後件部のメンバーシップ関数に重み付けを行う際
の関連図、第8図は後件部のメンバーシップ関数の特性
図、第9図は後件部のメンバーシップ関数を表す関数の
定数の対応図、第10図はマイクロコンピュータ−によ
るファジィ制御の動作を示すフローチャート、第11図
はC−C1のときの前件部の成立度合いを示す説明図、
第12図は八〇=△e1のときの前件部の成立度合いを
示す説明図、第13図はe−el、Δe=Δc1のとき
の重み付けを行うメンバーシップ関数を示す説明図、第
14図は第13図によって重み付けきれた後件部のメン
バーシップ関数を合成した図形の図である。 1・・・被調和室、 2・・・空調ユニット、  3・
・・温度センサ、 4・・・室温設定器、 5・・・出
力部、6・・・マイクロコンピュータ−7〜10・・・
記憶部、  11・・・インバータ装置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)運転能力を任意に変更可能な圧縮機、凝縮器、減
    圧装置、蒸発器を用いて冷凍サイクルを構成し、被調和
    室の室温と設定温度との差に基づいて前記圧縮機の運転
    能力を変えて被調和室の空調運転を行うように成した空
    気調和機の前記圧縮機の運転能力を制御する際、被調和
    室の室温を検出し、この検出値を経験則に基づく制御規
    則にてらし合わせるファジィ制御を用いた制御方式にお
    いて、前記ファジィ制御は前記室温の検出値に基づいて
    前件部のメンバーシップ関数の成立度合いを求め、この
    前件部のメンバーシップ関数の成立度合いを前記制御規
    則に適用して後件部のメンバーシップ関数の重み付けを
    行い、この後件部のメンバーシップ関数の重み付けの大
    きさに応じて制御出力を得るように成すと共に、空気調
    和機の冷房運転時と暖房運転時とで前件部または/及び
    後件部のメンバーシップ関数を変えることを特徴とする
    空気調和機の制御方式。
  2. (2)空気調和機が冷房運転の時は前件部または/及び
    後件部のメンバーシップ関数のいくつかを前記制御出力
    がマイナスされる方向にずらしてなることを特徴とする
    特許請求項第1項に記載の空気調和機の制御方式。
  3. (3)空気調和機が冷房運転の時は前件部または/及び
    後件部のメンバーシップ関数のいくつかの形を暖房運転
    時の前件部または/及び後件部のメンバーシップ関数の
    形から前記制御出力がマイナスされる方向に変えてなる
    ことを特徴とする特許請求項第1項に記載の空気調和機
    の制御方式。
  4. (4)運転能力を任意に変更可能な圧縮機、凝縮器、減
    圧装置、蒸発器を用いて冷凍サイクルを構成し、被調和
    室の室温と設定温度との差に基づいて前記圧縮機の運転
    能力を変えて被調和室の空調運転を行うように成した空
    気調和機の前記圧縮機の運転能力を制御する際、被調和
    室の室温を検出し、この検出値を経験則に基づく制御規
    則にてらし合わせるファジイ制御を用いた制御方式にお
    いて、前記ファジイ制御は前記室温の検出値に基づいて
    前件部のメンバーシップ関数の成立度合いを求め、この
    前件部のメンバーシップ関数の成立度合いを前記制御規
    則に適用して後件部のメンバーシップ関数の重み付けを
    行い、この後件部のメンバーシップ関数の重み付けの大
    きさに応じて制御出力を得るように成すと共に、空気調
    和機の冷房運転時と暖房運転時とで前記制御規則の一部
    を変えてなることを特徴とする空気調和機の制御方式。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS56110859A (en) * 1980-02-04 1981-09-02 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Air conditioner
JPS63131942A (ja) * 1986-11-21 1988-06-03 Sharp Corp 空調機の制御方式

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JPS56110859A (en) * 1980-02-04 1981-09-02 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Air conditioner
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