JPH0510566A - 空気調和機の制御装置 - Google Patents
空気調和機の制御装置Info
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- JPH0510566A JPH0510566A JP3162748A JP16274891A JPH0510566A JP H0510566 A JPH0510566 A JP H0510566A JP 3162748 A JP3162748 A JP 3162748A JP 16274891 A JP16274891 A JP 16274891A JP H0510566 A JPH0510566 A JP H0510566A
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- air conditioner
- control device
- temperature
- air temperature
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はビルなどの空気調和を行う空気調和
機の制御装置に関するもので、室内温度を快適な状態に
保つために複数のセンサの計測値を目標値に保つように
複数のアクチュエータの操作量を同時に演算し、演算さ
れた操作量の値をもとに各アクチュエータを操作するこ
とを目的とする。 【構成】 還気温度センサの計測値と目標値から制御量
を演算し、同様に給気温度センサ計測値と目標値から制
御量を演算し、操作量演算手段で線形演算を行い弁と送
風機の操作量を同時に演算し、弁と送風機を操作するこ
とにより弁と送風機の干渉を防止し運転をむだなく行い
室内温度を快適な状態に保つ。
機の制御装置に関するもので、室内温度を快適な状態に
保つために複数のセンサの計測値を目標値に保つように
複数のアクチュエータの操作量を同時に演算し、演算さ
れた操作量の値をもとに各アクチュエータを操作するこ
とを目的とする。 【構成】 還気温度センサの計測値と目標値から制御量
を演算し、同様に給気温度センサ計測値と目標値から制
御量を演算し、操作量演算手段で線形演算を行い弁と送
風機の操作量を同時に演算し、弁と送風機を操作するこ
とにより弁と送風機の干渉を防止し運転をむだなく行い
室内温度を快適な状態に保つ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はビル等の空気調和に用い
られるエアハンドリングユニット等の空気調和機の制御
装置に関するものである。
られるエアハンドリングユニット等の空気調和機の制御
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、空気調和機の制御装置は快適性の
向上や、運転動力の低減に向けた試みが求められてい
る。
向上や、運転動力の低減に向けた試みが求められてい
る。
【０００３】従来の空気調和機の制御装置は、空気調和
機としてエアハンドリングユニットを例にとるとその制
御装置は、特開昭６１ー２２０６１１号に示すような構
成が一般的であった。以下、図１２〜図１４を参照しな
がら従来の空気調和機の制御装置について説明する。
機としてエアハンドリングユニットを例にとるとその制
御装置は、特開昭６１ー２２０６１１号に示すような構
成が一般的であった。以下、図１２〜図１４を参照しな
がら従来の空気調和機の制御装置について説明する。
【０００４】図に示すようにエアハンドリングユニット
の筐体１０１内には冷温水コイル１０２と、冷温水コイ
ル１０２により熱交換された空気を室内に送る送風機１
０３、フィルタ１０４を有しており、給気ダクト１０５
を介して被空調室１０６へ送風する。エアハンドリング
ユニットの筐体１０１と被空調室１０６は、還気ダクト
１０７により接続されている。還気ダクト１０７内には
被空調室１０６からエアハンドリングユニットの筐体１
０１に戻る空気の温度を計測する還気温度センサ１０８
が設置されており、給気ダクト１０５内には、エアハン
ドリングユニットの筐体１０１から被空調室１０６に供
給される空気の温度を計測する給気温度センサ１０９が
設置されている。還気温度センサ１０８の信号と給気温
度センサ１０９の信号はそれぞれ制御装置１１０の還気
温度比較手段１１１および給気温度比較手段１１２に入
力される。
の筐体１０１内には冷温水コイル１０２と、冷温水コイ
ル１０２により熱交換された空気を室内に送る送風機１
０３、フィルタ１０４を有しており、給気ダクト１０５
を介して被空調室１０６へ送風する。エアハンドリング
ユニットの筐体１０１と被空調室１０６は、還気ダクト
１０７により接続されている。還気ダクト１０７内には
被空調室１０６からエアハンドリングユニットの筐体１
０１に戻る空気の温度を計測する還気温度センサ１０８
が設置されており、給気ダクト１０５内には、エアハン
ドリングユニットの筐体１０１から被空調室１０６に供
給される空気の温度を計測する給気温度センサ１０９が
設置されている。還気温度センサ１０８の信号と給気温
度センサ１０９の信号はそれぞれ制御装置１１０の還気
温度比較手段１１１および給気温度比較手段１１２に入
力される。
【０００５】制御装置１１０は、還気温度設定値を設定
する還気温度設定手段１１３、還気温度と還気温度設定
値の信号を比較する還気温度比較手段１１１、前記還気
温度比較手段１１１から信号を受けて給気風量を決定し
インバーター１１４を介して送風機１０３を制御する給
気風量演算手段１１５、また給気温度設定値を設定する
給気温度設定手段１１６、給気温度と給気温度設定値の
信号を比較する給気温度比較手段１１２、前記給気温度
比較手段１１２から信号を受けて冷温水コイル１０２の
水量調節用の弁１１７の開度を決定し、弁１１７の制御
を弁駆動装置１１８を介して行う流量演算手段１１９か
ら構成される。
する還気温度設定手段１１３、還気温度と還気温度設定
値の信号を比較する還気温度比較手段１１１、前記還気
温度比較手段１１１から信号を受けて給気風量を決定し
インバーター１１４を介して送風機１０３を制御する給
気風量演算手段１１５、また給気温度設定値を設定する
給気温度設定手段１１６、給気温度と給気温度設定値の
信号を比較する給気温度比較手段１１２、前記給気温度
比較手段１１２から信号を受けて冷温水コイル１０２の
水量調節用の弁１１７の開度を決定し、弁１１７の制御
を弁駆動装置１１８を介して行う流量演算手段１１９か
ら構成される。
【０００６】上記構成において、次にその動作を説明す
る。送風機１０３により給気ダクト１０５を通って被空
調室１０６に空気が供給される。被空調室１０６の空気
は、還気ダクト１０７を通ってエアハンドリングユニッ
トの筐体１０１に返される。その空気は、フィルタ１０
４、冷温水コイル１０２を通り再び送風機１０３により
給気ダクト１０５を通り被空調室１０６へ供給される。
還気温度センサ１０８、給気温度センサ１０９は、それ
ぞれの温度信号を制御装置１１０内の還気温度比較手段
１１１及び給気温度比較手段１１２へ送りエアハンドリ
ングユニットの制御をしている。
る。送風機１０３により給気ダクト１０５を通って被空
調室１０６に空気が供給される。被空調室１０６の空気
は、還気ダクト１０７を通ってエアハンドリングユニッ
トの筐体１０１に返される。その空気は、フィルタ１０
４、冷温水コイル１０２を通り再び送風機１０３により
給気ダクト１０５を通り被空調室１０６へ供給される。
還気温度センサ１０８、給気温度センサ１０９は、それ
ぞれの温度信号を制御装置１１０内の還気温度比較手段
１１１及び給気温度比較手段１１２へ送りエアハンドリ
ングユニットの制御をしている。
【０００７】次に制御装置１１０の動作、作用を説明す
る。制御装置１１０の動作は、還気温度によって送風機
１０３を制御する部分と給気温度によって弁１１７を制
御する部分に分かれる。
る。制御装置１１０の動作は、還気温度によって送風機
１０３を制御する部分と給気温度によって弁１１７を制
御する部分に分かれる。
【０００８】図１３において、還気温度設定手段１１３
では、操作者が室内温度が快適となるような還気温度設
定値（ＴR ）の設定を行う。還気温度センサ１０８は還
気温度ｔR を検出する。還気温度比較手段１１１では
では、操作者が室内温度が快適となるような還気温度設
定値（ＴR ）の設定を行う。還気温度センサ１０８は還
気温度ｔR を検出する。還気温度比較手段１１１では
【０００９】
【数１】
【００１０】により還気温度の偏差ｅR が求められる。
給気風量演算手段１１５では、求められた還気温度偏差
ｅR から
給気風量演算手段１１５では、求められた還気温度偏差
ｅR から
【００１１】
【数２】
【００１２】に示すＰＩ演算を行い送風機の回転数ＶR
を決定し、インバーター１１４に指令信号を送り送風機
１０３の回転数を変化させる。以降還気温度センサ１０
８に戻り同様の動作が繰り返される。ここで、ＫCRは比
例ゲイン、ＴiRは積分時間で操作者によって一定値が与
えられるパラメーターである。
を決定し、インバーター１１４に指令信号を送り送風機
１０３の回転数を変化させる。以降還気温度センサ１０
８に戻り同様の動作が繰り返される。ここで、ＫCRは比
例ゲイン、ＴiRは積分時間で操作者によって一定値が与
えられるパラメーターである。
【００１３】図１４において、給気温度設定手段１１６
では、操作者が室内温度が快適となるような給気温度設
定値（Ｔs ）の設定を行う。給気温度センサ１０９は給
気温度ｔs を検出する。給気温度比較手段１１２では
では、操作者が室内温度が快適となるような給気温度設
定値（Ｔs ）の設定を行う。給気温度センサ１０９は給
気温度ｔs を検出する。給気温度比較手段１１２では
【００１４】
【数３】
【００１５】により給気温度の偏差ｅs が求められる。
流量演算手段１１９では、求められた給気温度の偏差ｅ
s から
流量演算手段１１９では、求められた給気温度の偏差ｅ
s から
【００１６】
【数４】
【００１７】に示すＰＩ演算を行い弁開度Ｕvを決定
し、弁駆動装置１１８に指令信号を送り弁１１７の開度
を変化させる。以降給気温度センサ１０９に戻り同様の
動作が繰り返される。ここで、ＫCSは比例ゲイン、ＴiS
は積分時間で操作者によって一定値が与えられるパラメ
ーターである。
し、弁駆動装置１１８に指令信号を送り弁１１７の開度
を変化させる。以降給気温度センサ１０９に戻り同様の
動作が繰り返される。ここで、ＫCSは比例ゲイン、ＴiS
は積分時間で操作者によって一定値が与えられるパラメ
ーターである。
【００１８】以上２つの動作によって室内温度を快適に
保とうとしている。
保とうとしている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の空気
調和機の制御装置では、ファンの回転数を変えることに
より還気温度を制御する制御ループと、弁の開度を変え
ることにより給気温度を制御する制御ループの２つの独
立した１入力１出力制御ループにて還気温度と給気温度
を制御しているが、実際にはファンの回転数を変えると
還気温度だけでなく給気温度も変化する。また、弁の開
度を変えると給気温度だけでなく還気温度も変化する。
このため２つの制御ループが互いに干渉し良好な制御結
果が得られない場合があるという課題があった。
調和機の制御装置では、ファンの回転数を変えることに
より還気温度を制御する制御ループと、弁の開度を変え
ることにより給気温度を制御する制御ループの２つの独
立した１入力１出力制御ループにて還気温度と給気温度
を制御しているが、実際にはファンの回転数を変えると
還気温度だけでなく給気温度も変化する。また、弁の開
度を変えると給気温度だけでなく還気温度も変化する。
このため２つの制御ループが互いに干渉し良好な制御結
果が得られない場合があるという課題があった。
【００２０】本発明は、上記課題を解決するもので、多
入力多出力制御を行うことによってを室内温度を快適に
保つことができる空気調和機の制御装置を提供すること
を第１の目的とするものである。
入力多出力制御を行うことによってを室内温度を快適に
保つことができる空気調和機の制御装置を提供すること
を第１の目的とするものである。
【００２１】第２の目的は、ローパスフィルタによりセ
ンサのノイズの除去するとともに分解能を高め制御量の
演算がより正確に行える空気調和機の制御装置を提供す
ることにある。
ンサのノイズの除去するとともに分解能を高め制御量の
演算がより正確に行える空気調和機の制御装置を提供す
ることにある。
【００２２】第３の目的は、制御状況により制御量演算
手段の線形演算係数を変化させ、いかなる場合でも室内
温度を快適に保つことができる空気調和機の制御装置を
提供することにある。
手段の線形演算係数を変化させ、いかなる場合でも室内
温度を快適に保つことができる空気調和機の制御装置を
提供することにある。
【００２３】第４の目的は、制御状況により制御量演算
手段の線形演算係数を変化させ室内温度と室内ＣＯ2 濃
度の両方を快適に保つことができる空気調和機の制御装
置を提供することにある。
手段の線形演算係数を変化させ室内温度と室内ＣＯ2 濃
度の両方を快適に保つことができる空気調和機の制御装
置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的を達
成するための第１の空気調和機の制御装置は、温度およ
び湿度など室内の環境を計測する複数のセンサ（各セン
サの計測値をｙ1 、ｙ 2 ・・・ｙnとする）と、空気調
和機の能力を変化させる複数のアクチュエータと、ｙ1
に対して目標値ｒ1 を、ｙ2 に対して目標値ｒ2 を、・
・・ｙn 対して目標値ｒn をそれぞれ設定する複数の目
標値設定手段と、前記ｙ1 とｒ1 とから制御量ｕ1 を、
前記ｙ2 とｒ2 とから制御量ｕ2 を・・・前記ｙn とｒ
n とから制御量ｕn をそれぞれ演算する複数の制御量演
算手段と、前記ｕ1 ，ｕ2 ・・・ｕn とから複数の操作
量Ｕ1 ，Ｕ2 ・・・Ｕm を演算する操作量演算手段と、
前記複数のアクチュエータの操作量がそれぞれＵ1 ，Ｕ
2 ・・・Ｕm になるようにアクチュエータを操作する複
数の操作手段とからから構成されるものである。
成するための第１の空気調和機の制御装置は、温度およ
び湿度など室内の環境を計測する複数のセンサ（各セン
サの計測値をｙ1 、ｙ 2 ・・・ｙnとする）と、空気調
和機の能力を変化させる複数のアクチュエータと、ｙ1
に対して目標値ｒ1 を、ｙ2 に対して目標値ｒ2 を、・
・・ｙn 対して目標値ｒn をそれぞれ設定する複数の目
標値設定手段と、前記ｙ1 とｒ1 とから制御量ｕ1 を、
前記ｙ2 とｒ2 とから制御量ｕ2 を・・・前記ｙn とｒ
n とから制御量ｕn をそれぞれ演算する複数の制御量演
算手段と、前記ｕ1 ，ｕ2 ・・・ｕn とから複数の操作
量Ｕ1 ，Ｕ2 ・・・Ｕm を演算する操作量演算手段と、
前記複数のアクチュエータの操作量がそれぞれＵ1 ，Ｕ
2 ・・・Ｕm になるようにアクチュエータを操作する複
数の操作手段とからから構成されるものである。
【００２５】また、第２の目的を達成するための第２の
手段は、各センサの計測値を入力し信号処理を行った後
に制御量演算手段に信号を出力する複数のローパスフィ
ルタを第１の手段に付加して構成される。
手段は、各センサの計測値を入力し信号処理を行った後
に制御量演算手段に信号を出力する複数のローパスフィ
ルタを第１の手段に付加して構成される。
【００２６】また、第３の目的を達成するための第３の
手段は、操作量演算手段で演算されたＵ1 ，Ｕ2 ・・・
Ｕm からファジィ推論により操作量演算手段の演算係数
を変化させるファジィ推論手段を第１の手段に付加して
構成される。
手段は、操作量演算手段で演算されたＵ1 ，Ｕ2 ・・・
Ｕm からファジィ推論により操作量演算手段の演算係数
を変化させるファジィ推論手段を第１の手段に付加して
構成される。
【００２７】また、第４の目的を達成するための第４の
手段は、空気調和機への還り空気の温度を計測する還気
温度センサと、室内のＣＯ2 濃度を計測するＣＯ2 セン
サと、空気調和機からの吹き出し空気の温度を計測する
給気温度センサをセンサとして設け、空気調和機からの
吹き出し空気の風量を変える送風機と、熱交換器の配管
を流れる温水または冷水あるいは冷媒の量を変える弁
と、外気と室内空気の交換比率を変える外気ダンパをア
クチュエータとして設けた第１の手段と第３の手段で構
成される。
手段は、空気調和機への還り空気の温度を計測する還気
温度センサと、室内のＣＯ2 濃度を計測するＣＯ2 セン
サと、空気調和機からの吹き出し空気の温度を計測する
給気温度センサをセンサとして設け、空気調和機からの
吹き出し空気の風量を変える送風機と、熱交換器の配管
を流れる温水または冷水あるいは冷媒の量を変える弁
と、外気と室内空気の交換比率を変える外気ダンパをア
クチュエータとして設けた第１の手段と第３の手段で構
成される。
【００２８】
【作用】本発明は上記した第１の手段の構成により、各
センサの計測値と対応する目標値から各アクチュエータ
の操作量を演算し各アクチュエータを操作することによ
って室内温度を快適に保つことができるものである。
センサの計測値と対応する目標値から各アクチュエータ
の操作量を演算し各アクチュエータを操作することによ
って室内温度を快適に保つことができるものである。
【００２９】また、第２の手段の構成により、ローパス
フィルタによりセンサのノイズの除去するとともに分解
能を高め制御量の演算をより正確に行いよりきめ細かい
アクチュエータの操作を行うことを可能とするものであ
る。
フィルタによりセンサのノイズの除去するとともに分解
能を高め制御量の演算をより正確に行いよりきめ細かい
アクチュエータの操作を行うことを可能とするものであ
る。
【００３０】また、第３の手段の構成により、制御状況
により制御量演算手段の線形演算係数を変化させ、いか
なる場合でも室内温度を快適に保つことができるもので
ある。
により制御量演算手段の線形演算係数を変化させ、いか
なる場合でも室内温度を快適に保つことができるもので
ある。
【００３１】また、第４の手段の構成により、制御状況
により制御量演算手段の線形演算係数を変化させ、いか
なる場合でも室内温度と室内ＣＯ2 濃度を快適に保つこ
とができるものである。
により制御量演算手段の線形演算係数を変化させ、いか
なる場合でも室内温度と室内ＣＯ2 濃度を快適に保つこ
とができるものである。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の第１実施例について図１、図
２を参照しながら説明する。なお、説明を具体化するた
めに従来例と同様にエアハンドリングユニットを例にと
りセンサとして還気温度センサと給気温度センサ、アク
チュエータとして弁と送風機を使用した場合の制御装置
について説明することにする。なお、エアハンドリング
ユニットの構成は従来例と同様であるので説明は省略す
る。
２を参照しながら説明する。なお、説明を具体化するた
めに従来例と同様にエアハンドリングユニットを例にと
りセンサとして還気温度センサと給気温度センサ、アク
チュエータとして弁と送風機を使用した場合の制御装置
について説明することにする。なお、エアハンドリング
ユニットの構成は従来例と同様であるので説明は省略す
る。
【００３３】図１において、還気ダクト１０７内の温度
を検知する還気温度センサ１０８の計測値ｙ1 と還気温
度目標値設定手段１ａに設定されている還気温度目標値
ｒ1は制御量演算手段２ａに入力され、制御量演算手段
２ａは制御量ｕ1 を操作量演算手段３ａに出力する。同
様に、給気ダクト１０５内の温度を検知する給気温度セ
ンサ１０９の計測値ｙ2 と給気温度目標値設定手段１ｂ
に設定されている給気温度目標値ｒ2 は制御量演算手段
２ｂに入力され、制御量演算手段２ｂは制御量ｕ2 を操
作量演算手段３ａに出力する。操作量演算手段３ａは操
作量Ｕ1 を弁操作手段４ａに出力し、操作量Ｕ2 を送風
機操作手段４ｂに出力する。弁操作手段４ａは弁１１７
に電気信号を出力する。同様に、送風機操作手段４ｂは
送風機１０３に電気信号を出力する。
を検知する還気温度センサ１０８の計測値ｙ1 と還気温
度目標値設定手段１ａに設定されている還気温度目標値
ｒ1は制御量演算手段２ａに入力され、制御量演算手段
２ａは制御量ｕ1 を操作量演算手段３ａに出力する。同
様に、給気ダクト１０５内の温度を検知する給気温度セ
ンサ１０９の計測値ｙ2 と給気温度目標値設定手段１ｂ
に設定されている給気温度目標値ｒ2 は制御量演算手段
２ｂに入力され、制御量演算手段２ｂは制御量ｕ2 を操
作量演算手段３ａに出力する。操作量演算手段３ａは操
作量Ｕ1 を弁操作手段４ａに出力し、操作量Ｕ2 を送風
機操作手段４ｂに出力する。弁操作手段４ａは弁１１７
に電気信号を出力する。同様に、送風機操作手段４ｂは
送風機１０３に電気信号を出力する。
【００３４】上記構成において動作を説明する。図２に
おいて、還気温度目標値設定手段１ａでは操作者によっ
て還気温度目標値ｒ1 が設定され、給気温度目標値設定
手段１ｂでは操作者によって給気温度目標値ｒ2 が設定
される。還気温度センサ１０８からは還気温度ｙ1が計
測され、制御量演算手段２ａで
おいて、還気温度目標値設定手段１ａでは操作者によっ
て還気温度目標値ｒ1 が設定され、給気温度目標値設定
手段１ｂでは操作者によって給気温度目標値ｒ2 が設定
される。還気温度センサ１０８からは還気温度ｙ1が計
測され、制御量演算手段２ａで
【００３５】
【数５】
【００３６】で示す演算を行い制御量ｕ1 が求められ
る。ここで、ｙ1 '、ｙ1 "、ｕ1Bはそれぞれｙ1 の１階微
分値、ｙ1 の２階微分値、前回のｕ1 である。また、Ｇ
1 はゲイン、ζ1 はダンピングファクタ、ω1 は固有周
波数でいずれも操作者によって一定値が与えられるパラ
メーターである。同様に、給気温度センサ１０９からは
給気温度ｙ2 が計測され、制御量演算手段２ｂで
る。ここで、ｙ1 '、ｙ1 "、ｕ1Bはそれぞれｙ1 の１階微
分値、ｙ1 の２階微分値、前回のｕ1 である。また、Ｇ
1 はゲイン、ζ1 はダンピングファクタ、ω1 は固有周
波数でいずれも操作者によって一定値が与えられるパラ
メーターである。同様に、給気温度センサ１０９からは
給気温度ｙ2 が計測され、制御量演算手段２ｂで
【００３７】
【数６】
【００３８】で示す演算を行い制御量ｕ2 が求められ
る。ここで、ｙ2 '、ｙ2 "、ｕ2Bはそれぞれｙ2 の１階微
分値、ｙ2 の２階微分値、前回のｕ2 である。Ｇ2 はゲ
イン、ζ 2 はダンピングファクタ、ω2 は固有周波数で
操作者によって一定値が与えられるパラメーターであ
る。操作量演算手段３ａでは、求められた制御量ｕ1 お
よび制御量ｕ2 から
る。ここで、ｙ2 '、ｙ2 "、ｕ2Bはそれぞれｙ2 の１階微
分値、ｙ2 の２階微分値、前回のｕ2 である。Ｇ2 はゲ
イン、ζ 2 はダンピングファクタ、ω2 は固有周波数で
操作者によって一定値が与えられるパラメーターであ
る。操作量演算手段３ａでは、求められた制御量ｕ1 お
よび制御量ｕ2 から
【００３９】
【数７】
【００４０】に示す線形演算を行い操作量Ｕ1 および操
作量Ｕ2 を決定しＵ1 を弁操作手段４ａへＵ2 を送風機
操作手段４ｂへ出力する。ここで、ａ11〜ａ22は線形演
算係数で操作者によって一定値が与えられるパラメータ
ーである。弁操作手段４ａではＵ1 に相当する電気信号
を弁１１７に送り弁１１７を操作する。同様に、送風機
操作手段４ｂではＵ2 に相当する電気信号を送風機１０
３に送り送風機１０３を操作する。以降、還気温度セン
サ１０８に戻り同様の動作が繰り返される。
作量Ｕ2 を決定しＵ1 を弁操作手段４ａへＵ2 を送風機
操作手段４ｂへ出力する。ここで、ａ11〜ａ22は線形演
算係数で操作者によって一定値が与えられるパラメータ
ーである。弁操作手段４ａではＵ1 に相当する電気信号
を弁１１７に送り弁１１７を操作する。同様に、送風機
操作手段４ｂではＵ2 に相当する電気信号を送風機１０
３に送り送風機１０３を操作する。以降、還気温度セン
サ１０８に戻り同様の動作が繰り返される。
【００４１】以上のように、本発明の第１実施例の空気
調和機の制御装置によれば、還気温度と給気温度をもと
に弁の操作量と送風機の操作量を同時に演算することで
弁と送風機の干渉を防止し、還気温度と給気温度を目標
値に保つために室内温度を快適に保ち、かつ、空気調和
機の運転を無駄なく行うことができる。
調和機の制御装置によれば、還気温度と給気温度をもと
に弁の操作量と送風機の操作量を同時に演算することで
弁と送風機の干渉を防止し、還気温度と給気温度を目標
値に保つために室内温度を快適に保ち、かつ、空気調和
機の運転を無駄なく行うことができる。
【００４２】次に、本発明の第２実施例について図３を
用いて説明する。第２実施例は、第１実施例に複数（２
つ）のローパスフィルタ（以下ＬＰＦとする）を付加し
て構成されるものである。従って、エアハンドリングユ
ニットの構成は従来例と同様であるので説明は省略す
る。また、第１実施例と同じ部分については同一の番号
を付けて説明は省略する。図３においてＬＰＦ５ａは還
気温度センサ１０８の計測値Ｙ1 を取り込み演算値ｙ1
を制御量演算手段２ａに出力する。同様に、ＬＰＦ５ｂ
は給気温度センサ１０９の計測値Ｙ2 を取り込み演算値
ｙ2 を制御量演算手段２ｂに出力する。
用いて説明する。第２実施例は、第１実施例に複数（２
つ）のローパスフィルタ（以下ＬＰＦとする）を付加し
て構成されるものである。従って、エアハンドリングユ
ニットの構成は従来例と同様であるので説明は省略す
る。また、第１実施例と同じ部分については同一の番号
を付けて説明は省略する。図３においてＬＰＦ５ａは還
気温度センサ１０８の計測値Ｙ1 を取り込み演算値ｙ1
を制御量演算手段２ａに出力する。同様に、ＬＰＦ５ｂ
は給気温度センサ１０９の計測値Ｙ2 を取り込み演算値
ｙ2 を制御量演算手段２ｂに出力する。
【００４３】次にＬＰＦ５ａおよびＬＰＦ５ｂの動作に
ついて説明する。ＬＰＦ５ａは、
ついて説明する。ＬＰＦ５ａは、
【００４４】
【数８】
【００４５】に示す演算を行いｙ1 を求め制御量演算手
段２ａに出力する。ここで、Ｙ1Bは前回のＹ1 、ｙ1Bは
前回のｙ1 である。また、α1 は操作者によって一定値
が与えられるパラメータである。同様にＬＰＦ５ｂは、
段２ａに出力する。ここで、Ｙ1Bは前回のＹ1 、ｙ1Bは
前回のｙ1 である。また、α1 は操作者によって一定値
が与えられるパラメータである。同様にＬＰＦ５ｂは、
【００４６】
【数９】
【００４７】に示す演算を行いｙ2 を求め制御量演算手
段２ｂに出力する。ここで、Ｙ2Bは前回のＹ2 、ｙ2Bは
前回のｙ2 である。また、α2 は操作者によって一定値
が与えられるパラメータである。
段２ｂに出力する。ここで、Ｙ2Bは前回のＹ2 、ｙ2Bは
前回のｙ2 である。また、α2 は操作者によって一定値
が与えられるパラメータである。
【００４８】このように本発明の第２実施例の空気調和
機の制御装置は、センサの計測値をＬＰＦで処理するこ
とによってセンサに加わる外乱を除去するとともにセン
サの分解能を上げるので制御量演算手段において演算さ
れる微分値および２階微分値の精度を向上させ、より高
精度で制御量の演算を行うことができアクチュエータを
よりきめ細かく操作できるので室内温度を快適な状態に
保つことができる。かつ、空気調和機の運転を無駄なく
行うことができる。
機の制御装置は、センサの計測値をＬＰＦで処理するこ
とによってセンサに加わる外乱を除去するとともにセン
サの分解能を上げるので制御量演算手段において演算さ
れる微分値および２階微分値の精度を向上させ、より高
精度で制御量の演算を行うことができアクチュエータを
よりきめ細かく操作できるので室内温度を快適な状態に
保つことができる。かつ、空気調和機の運転を無駄なく
行うことができる。
【００４９】次に、本発明の第３実施例について図４〜
図６を用いて説明する。第３実施例は第１実施例にファ
ジィ推論手段６ａを付加して構成されるものである。従
って、エアハンドリングユニットの構成は従来例と同様
であるので説明は省略する。また、第１実施例と同じ部
分については同一の番号を付けて説明は省略する。図４
においてファジィ推論手段６ａは操作量演算手段３ａで
演算された操作量Ｕ1およびＵ2 の値つまり弁１１７お
よび送風機１０３の操作量から操作量演算手段３ａの線
形演算係数であるａ11〜ａ22の値を変化させる。
図６を用いて説明する。第３実施例は第１実施例にファ
ジィ推論手段６ａを付加して構成されるものである。従
って、エアハンドリングユニットの構成は従来例と同様
であるので説明は省略する。また、第１実施例と同じ部
分については同一の番号を付けて説明は省略する。図４
においてファジィ推論手段６ａは操作量演算手段３ａで
演算された操作量Ｕ1およびＵ2 の値つまり弁１１７お
よび送風機１０３の操作量から操作量演算手段３ａの線
形演算係数であるａ11〜ａ22の値を変化させる。
【００５０】次にファジィ推論手段６ａの動作について
説明する。ファジィ推論手段６ａは、操作量演算手段３
ａで演算された操作量Ｕ1 および操作量Ｕ2 の値をもと
に
説明する。ファジィ推論手段６ａは、操作量演算手段３
ａで演算された操作量Ｕ1 および操作量Ｕ2 の値をもと
に
【００５１】
【数１０】
【００５２】のルールで示されるファジィ推論を行いａ
11〜ａ22の値を決定する。ここで、ＳはＳｍａｌｌ、Ｂ
はＢｉｇ、ＭはＭｉｄｄｌｅを意味する。また、Ｕ1 お
よびＵ 2 のメンバシップ関数は図５のようにａ11〜ａ22
のメンバシップ関数は図６のように定義されている。こ
こで、ａmax およびａmin は操作者によって一定値が与
えられるパラメータである。
11〜ａ22の値を決定する。ここで、ＳはＳｍａｌｌ、Ｂ
はＢｉｇ、ＭはＭｉｄｄｌｅを意味する。また、Ｕ1 お
よびＵ 2 のメンバシップ関数は図５のようにａ11〜ａ22
のメンバシップ関数は図６のように定義されている。こ
こで、ａmax およびａmin は操作者によって一定値が与
えられるパラメータである。
【００５３】このように本発明の第３実施例の空気調和
機の制御装置によれば、送風機の回転数が小さい時は風
量が少なくなり給気温度が変化しやすいことを考慮し、
また、弁の開度と流量のＳ字特性を考慮し、ａ11〜ａ22
の値をファジィ推論手段で変えるので制御が困難と言わ
れている中間期（５月、６月、１０月、１１月）などの
空調負荷の小さい場合においても良好な制御が可能とな
り室内温度を快適に保つことができる。
機の制御装置によれば、送風機の回転数が小さい時は風
量が少なくなり給気温度が変化しやすいことを考慮し、
また、弁の開度と流量のＳ字特性を考慮し、ａ11〜ａ22
の値をファジィ推論手段で変えるので制御が困難と言わ
れている中間期（５月、６月、１０月、１１月）などの
空調負荷の小さい場合においても良好な制御が可能とな
り室内温度を快適に保つことができる。
【００５４】本発明の第４実施例について図７〜図１０
を用いて説明する。第４実施例は、第１実施例および第
３実施例にセンサとしてＣＯ2 濃度センサをアクチュエ
ータとして外気ダンパを目標値設定手段としてＣＯ2 濃
度目標値設定手段を操作手段として外気ダンパ操作手段
を付加して構成されるものである。また、操作量演算手
段とファジィ推論手段についてはその動作が異なってい
る。従って、エアハンドリングユニットの構成で従来例
と同様部分については同一の番号を記し説明は省略す
る。また、第１実施例および第３実施例と同じ部分につ
いては同一の番号を付けて説明は省略する。
を用いて説明する。第４実施例は、第１実施例および第
３実施例にセンサとしてＣＯ2 濃度センサをアクチュエ
ータとして外気ダンパを目標値設定手段としてＣＯ2 濃
度目標値設定手段を操作手段として外気ダンパ操作手段
を付加して構成されるものである。また、操作量演算手
段とファジィ推論手段についてはその動作が異なってい
る。従って、エアハンドリングユニットの構成で従来例
と同様部分については同一の番号を記し説明は省略す
る。また、第１実施例および第３実施例と同じ部分につ
いては同一の番号を付けて説明は省略する。
【００５５】図７において、ＣＯ2 濃度センサ７は被空
調室１０６のＣＯ2 濃度を計測する。被空調室１０６か
ら還気ダクト１０７を通ってエアハンドリングユニット
の筐体１０１に戻って来た空気の一部は外気ダクト８を
通って外気と交換される。外気との交換比率は外気ダン
パ９の開度により変化する。外気ダンパ９の開度は外気
ダンパ操作手段４ｃにより制御される。また、ＣＯ2 濃
度センサ７の信号は制御装置１０に入力され、外気ダン
パ操作手段４ｃへは制御装置１０から信号が出力され
る。
調室１０６のＣＯ2 濃度を計測する。被空調室１０６か
ら還気ダクト１０７を通ってエアハンドリングユニット
の筐体１０１に戻って来た空気の一部は外気ダクト８を
通って外気と交換される。外気との交換比率は外気ダン
パ９の開度により変化する。外気ダンパ９の開度は外気
ダンパ操作手段４ｃにより制御される。また、ＣＯ2 濃
度センサ７の信号は制御装置１０に入力され、外気ダン
パ操作手段４ｃへは制御装置１０から信号が出力され
る。
【００５６】次に第４実施例の制御装置の構成について
説明する。図８において、被空調室１０６のＣＯ2 濃度
検知するＣＯ2 センサ７の計測値ｙ3 とＣＯ2 濃度目標
値設定手段１ｃに設定されているＣＯ2 濃度目標値ｒ3
は制御量演算手段２ｃに入力され、制御量演算手段２ｃ
は制御量ｕ3 を操作量演算手段３ｂに出力する。操作量
演算手段３ｂは、操作量Ｕ1 を弁操作手段４ａに操作量
Ｕ2 を送風機操作手段４ｂに操作量Ｕ3 を外気ダンパ操
作手段４ｃに出力する。外気ダンパ操作手段４ｃは外気
ダンパ９に電気信号を出力する。ファジィ推論手段６ｂ
は操作量演算手段３ｂで演算された操作量Ｕ2およびＵ3
の値つまり送風機１０３および外気ダンパ９の操作量
から操作量演算手段３ｂの線形演算係数であるαおよび
βの値を変化させる。
説明する。図８において、被空調室１０６のＣＯ2 濃度
検知するＣＯ2 センサ７の計測値ｙ3 とＣＯ2 濃度目標
値設定手段１ｃに設定されているＣＯ2 濃度目標値ｒ3
は制御量演算手段２ｃに入力され、制御量演算手段２ｃ
は制御量ｕ3 を操作量演算手段３ｂに出力する。操作量
演算手段３ｂは、操作量Ｕ1 を弁操作手段４ａに操作量
Ｕ2 を送風機操作手段４ｂに操作量Ｕ3 を外気ダンパ操
作手段４ｃに出力する。外気ダンパ操作手段４ｃは外気
ダンパ９に電気信号を出力する。ファジィ推論手段６ｂ
は操作量演算手段３ｂで演算された操作量Ｕ2およびＵ3
の値つまり送風機１０３および外気ダンパ９の操作量
から操作量演算手段３ｂの線形演算係数であるαおよび
βの値を変化させる。
【００５７】次に第４実施例の動作について説明する。
図９においてＣＯ2 濃度目標値設定手段１ｃでは操作者
によってＣＯ2 濃度目標値ｒ3 が設定される。ＣＯ2 セ
ンサ７からはＣＯ2 濃度ｙ3 が計測され、制御量演算手
段２ｃで
図９においてＣＯ2 濃度目標値設定手段１ｃでは操作者
によってＣＯ2 濃度目標値ｒ3 が設定される。ＣＯ2 セ
ンサ７からはＣＯ2 濃度ｙ3 が計測され、制御量演算手
段２ｃで
【００５８】
【数１１】
【００５９】で示す演算を行い制御量ｕ3 が求められ
る。ここで、ｙ3 '、ｙ3 "、ｕ3Bはそれぞれｙ3 の１階微
分値、ｙ3 の２階微分値、前回のｕ3 である。また、Ｇ
3 はゲイン、ζ3 はダンピングファクタ、ω3 は固有周
波数でいずれも操作者によって一定値が与えられるパラ
メーターである。操作量演算手段３ｂでは、求められた
制御量ｕ1 、制御量ｕ2 および制御量ｕ3 から
る。ここで、ｙ3 '、ｙ3 "、ｕ3Bはそれぞれｙ3 の１階微
分値、ｙ3 の２階微分値、前回のｕ3 である。また、Ｇ
3 はゲイン、ζ3 はダンピングファクタ、ω3 は固有周
波数でいずれも操作者によって一定値が与えられるパラ
メーターである。操作量演算手段３ｂでは、求められた
制御量ｕ1 、制御量ｕ2 および制御量ｕ3 から
【００６０】
【数１２】
【００６１】に示す線形演算を行い操作量Ｕ1 、操作量
Ｕ2 および操作量Ｕ3 を決定しＵ1 を弁操作手段４ａへ
Ｕ2 を送風機操作手段４ｂへＵ3 を外気ダンパ操作手段
４ｃへ出力する。ここで、ＧS、ＧR、ＧC、α、βは線
形演算係数でＧS、ＧR、ＧCは操作者によって一定値が
与えられ、α、βはファジィ演算手段６ｂによって値が
変更される。外気ダンパ操作手段４ｃではＵ3 に相当す
る電気信号を外気ダンパ９に送り外気ダンパ９を操作す
る。以降、還気温度センサ１０８に戻り同様の動作が繰
り返される。
Ｕ2 および操作量Ｕ3 を決定しＵ1 を弁操作手段４ａへ
Ｕ2 を送風機操作手段４ｂへＵ3 を外気ダンパ操作手段
４ｃへ出力する。ここで、ＧS、ＧR、ＧC、α、βは線
形演算係数でＧS、ＧR、ＧCは操作者によって一定値が
与えられ、α、βはファジィ演算手段６ｂによって値が
変更される。外気ダンパ操作手段４ｃではＵ3 に相当す
る電気信号を外気ダンパ９に送り外気ダンパ９を操作す
る。以降、還気温度センサ１０８に戻り同様の動作が繰
り返される。
【００６２】また、ファジィ推論手段６ｂの動作につい
て説明すと、ファジィ推論手段６ｂは、操作量演算手段
３ｂで演算された操作量Ｕ2 および操作量Ｕ3 の値をも
とに
て説明すと、ファジィ推論手段６ｂは、操作量演算手段
３ｂで演算された操作量Ｕ2 および操作量Ｕ3 の値をも
とに
【００６３】
【数１３】
【００６４】のルールで示されるファジィ推論を行いα
およびβの値を決定する。ここで、ＳはＳｍａｌｌ、Ｂ
はＢｉｇ、ＮＢはＮｏｔ Ｂｉｇ、ＮＳはＮｏｔＳｍａ
ｌｌを意味する。また、Ｕ2 およびＵ3 のメンバシップ
関数は図１０のように、αおよびβのメンバシップ関数
は図１１のように定義されている。
およびβの値を決定する。ここで、ＳはＳｍａｌｌ、Ｂ
はＢｉｇ、ＮＢはＮｏｔ Ｂｉｇ、ＮＳはＮｏｔＳｍａ
ｌｌを意味する。また、Ｕ2 およびＵ3 のメンバシップ
関数は図１０のように、αおよびβのメンバシップ関数
は図１１のように定義されている。
【００６５】このように本発明の第４実施例の空気調和
機の制御装置によれば空調負荷が大きく送風機の送風量
が多い時は還気温度と給気温度とＣＯ2 濃度をすべて目
標値に保つ制御を行うが空調負荷が小さくなってきて送
風機の送風量が少なくなって行くにつれてファジィ推論
手段により線形演算係数α、βの値を変化させて給気温
度の制御を中止し還気温度と室内ＣＯ2 濃度のみを目標
値に保つ制御を行うように徐々に移行し空調負荷が小さ
い場合においても室内温度と室内ＣＯ2 濃度を快適な状
態に保つことができる。かつ、ファジィ推論により制御
を徐々に移行するので制御の移行による不都合が生じる
ことなく運転を無駄なく行うことができる。
機の制御装置によれば空調負荷が大きく送風機の送風量
が多い時は還気温度と給気温度とＣＯ2 濃度をすべて目
標値に保つ制御を行うが空調負荷が小さくなってきて送
風機の送風量が少なくなって行くにつれてファジィ推論
手段により線形演算係数α、βの値を変化させて給気温
度の制御を中止し還気温度と室内ＣＯ2 濃度のみを目標
値に保つ制御を行うように徐々に移行し空調負荷が小さ
い場合においても室内温度と室内ＣＯ2 濃度を快適な状
態に保つことができる。かつ、ファジィ推論により制御
を徐々に移行するので制御の移行による不都合が生じる
ことなく運転を無駄なく行うことができる。
【００６６】なお、本発明の空気調和機の制御装置の構
成および動作を、エアハンドリングユニットのような水
配管の空気調和機を例にとり説明したが、パッケージエ
アコンのような冷媒配管の空気調和機に使用しても同様
の効果が得られることはいうまでもない。
成および動作を、エアハンドリングユニットのような水
配管の空気調和機を例にとり説明したが、パッケージエ
アコンのような冷媒配管の空気調和機に使用しても同様
の効果が得られることはいうまでもない。
【００６７】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、複数のセンサの計測値をすべて目標値に保
つのに複数のアクチュエータの操作量を同時に演算する
のでアクチュエータ間の干渉がなくなり、室内温度快適
な状態に保ち、かつ、運転を無駄なく行うことができる
効果のある空気調和機の制御装置を提供できる。
明によれば、複数のセンサの計測値をすべて目標値に保
つのに複数のアクチュエータの操作量を同時に演算する
のでアクチュエータ間の干渉がなくなり、室内温度快適
な状態に保ち、かつ、運転を無駄なく行うことができる
効果のある空気調和機の制御装置を提供できる。
【００６８】また、センサの分解能を上げるので微分演
算を正確に行いアクチュエータをきめ細かく操作するこ
とができ、室内温度を快適な状態に保ち、運転を無駄な
く行うことのできる空気調和機の制御装置が提供でき
る。
算を正確に行いアクチュエータをきめ細かく操作するこ
とができ、室内温度を快適な状態に保ち、運転を無駄な
く行うことのできる空気調和機の制御装置が提供でき
る。
【００６９】また、如何なる場合にも室内温度を快適な
状態に保つことのできる空気調和機の制御装置が提供で
きる。
状態に保つことのできる空気調和機の制御装置が提供で
きる。
【００７０】さらに、如何なる場合にも室内温度と室内
ＣＯ2 濃度を快適な状態に保つことのできる空気調和機
の制御装置が提供できる。
ＣＯ2 濃度を快適な状態に保つことのできる空気調和機
の制御装置が提供できる。
【図１】本発明の第１実施例における空気調和機の制御
装置を示す図
装置を示す図
【図２】同制御装置の動作の概略を示すフローチャート
【図３】本発明の第２実施例における空気調和機の制御
装置を示す図
装置を示す図
【図４】本発明の第３実施例における空気調和機の制御
装置を示す図
装置を示す図
【図５】同制御装置のファジィ推論手段におけるＵ1 と
Ｕ2 のメンバシップ関数を示す図
Ｕ2 のメンバシップ関数を示す図
【図６】同制御装置のファジィ推論手段におけるａ11〜
ａ22のメンバシップ関数を示す図
ａ22のメンバシップ関数を示す図
【図７】本発明の第４実施例における空気調和機の概略
構成を示す図
構成を示す図
【図８】本発明の第４実施例における空気調和機の制御
装置を示す図
装置を示す図
【図９】同制御装置の動作の概略を示すフローチャート
【図１０】同制御装置のファジィ推論手段におけるＵ2
とＵ3のメンバシップ関数を示す図
とＵ3のメンバシップ関数を示す図
【図１１】同制御装置のファジィ推論手段におけるαと
βのメンバシップ関数を示す図
βのメンバシップ関数を示す図
【図１２】従来の空気調和機の概略構成と制御装置を示
す図
す図
【図１３】同制御装置の送風機回転数制御の動作の概略
を示すフローチャート
を示すフローチャート
【図１４】同制御装置の冷温水コイルの弁制御の動作の
概略を示すフローチャート
概略を示すフローチャート
１ａ 還気温度目標値設定手段
１ｂ 給気温度目標値設定手段
１ｃ ＣＯ2 濃度目標値設定手段
２ａ 制御量演算手段
２ｂ 制御量演算手段
２ｃ 制御量演算手段
３ａ 操作量演算手段
３ｂ 操作量演算手段
４ａ 弁操作手段
４ｂ 送風機操作手段
４ｃ 外気ダンパ操作手段
５ａ ローパスフィルタ
５ｂ ローパスフィルタ
６ａ ファジィ推論手段
６ｂ ファジィ推論手段
７ ＣＯ2 センサ
８ 外気ダクト
９ 外気ダンパ
１０３ 送風機
１０８ 還気温度センサ
１０９ 給気温度センサ
１１７ 弁
Claims (4)
- 【請求項１】温度および湿度など室内の環境を計測する
複数のセンサ（以下各センサの計測値をｙ1 ，ｙ2 ・・
・ｙn とする）と、空気調和機の空調能力を変化させる
複数のアクチュエータ（以下各アクチュエータの操作量
をＵ1 ，Ｕ2 ・・・Ｕm とする）と、前記ｙ1 に対して
目標値ｒ1 を、ｙ2 に対して目標値ｒ2を、・・・ｙn
対して目標値ｒn をそれぞれ設定する複数の目標値設定
手段と、前記ｙ1 とｒ1 とから制御量ｕ1 を、前記ｙ2
とｒ2 とから制御量ｕ2 を・・・前記ｙn とｒn とから
制御量ｕn をそれぞれ演算する複数の制御量演算手段
と、前記ｕ1 ，ｕ2 ・・・ｕn とから複数の操作量
Ｕ1，Ｕ2 ・・・Ｕm を演算する操作量演算手段と、前
記複数のアクチュエータの操作量がそれぞれＵ1 ，Ｕ2
・・・Ｕm になるようにアクチュエータを操作する複数
の操作手段とから構成された空気調和機の制御装置。 - 【請求項２】各センサの計測値を入力し信号処理を行っ
た後に制御量演算手段に信号を出力する複数のローパス
フィルタを設けたこと特徴とする請求項１記載の空気調
和機の制御装置。 - 【請求項３】操作量演算手段で演算されたＵ1 ，Ｕ2 ・
・・Ｕm からファジィ推論により操作量演算手段の演算
係数を変化させるファジィ推論手段設けたことを特徴と
する請求項１の空気調和機の制御装置。 - 【請求項４】空気調和機への還り空気の温度を計測する
還気温度センサと、室内のＣＯ2 濃度を計測するＣＯ2
センサと、空気調和機からの吹き出し空気の温度を計測
する給気温度センサをセンサとして設け、空気調和機か
らの吹き出し空気の風量を変える送風機と、熱交換器の
配管を流れる温水または冷水あるいは冷媒の量を変える
弁と、外気と室内空気の交換比率を変える外気ダンパを
アクチュエータとして設けたことを特徴とする請求項１
および請求項３記載の空気調和機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3162748A JP2633415B2 (ja) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | 空気調和機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3162748A JP2633415B2 (ja) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | 空気調和機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510566A true JPH0510566A (ja) | 1993-01-19 |
| JP2633415B2 JP2633415B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=15760512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3162748A Expired - Lifetime JP2633415B2 (ja) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | 空気調和機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2633415B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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1991
- 1991-07-03 JP JP3162748A patent/JP2633415B2/ja not_active Expired - Lifetime
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