[发明专利]一种恒温燃气热水器的加热控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气热水器，特别是一种恒温燃气热水的温度控制，体现为对其燃气管道比例阀的控制方法。

背景技术

燃气热水器是一种即时加热的热水器，与储水式热水器不同，它是通过火力大小来控制水温的。而其中，恒温燃气热水器的发展才只有约10年的历史，早期的恒温燃气热水器多数是靠调节混水阀来调节冷热水的比例实现恒温，现在最新技术的调节方法是调节燃气管道的比例阀，通过调节燃烧功率来实现。

这种技术中，对热水器的比例阀的调节控制，是通过PID算法实现的。PID是过程控制中常用的方法，它是指利用偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的方法，PID控制器是应用最为广泛的一种自动控制器。这种方法，具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点，是连续动态校正控制的有效方法之一。

但是，具体的应用到热水器上，具有两个明显的缺点，一是容易超调，当水流较小的时候，出水温度常常在几秒钟的时间内迅速升高，超出设定温度3度以上就会给人体造成明显的感觉，这样就使的水温恒定性差；另一个缺点是达到稳态的时间长。这两个缺点互为矛盾，在迅速制热的基础上，如何保证快速进入稳态温度，是一个技术难题。

发明内容

在此处键入技术领域描述段落。本发明就是为了克服背景技术所述的现有的纯PID控制的热水器比例阀控制方法的缺点，发明一种不易超调、又能快速加热到稳态的控制方法。

本发明方法的加热过程分为三个阶段，第一是初始加热，以固定的功率加热，第二阶段是模糊控制加热，第三阶段是PID控制恒温加热，初始加热达到初始加热时间或者温差小于设定的转换温差就进入模糊控制加热阶段，模糊控制加热的温差到达PID设定温差就进入PID控制恒温加热阶段。

优选的初始加热时间为10秒，转换温差为10度，PID设定温差为4度。

所述的模糊控制加热方法是：首先判断出水温度与设定温度的温差，出水温度小于设定温度的，根据温差-1、-2、-3和-3度以上，对应的调整加热功率-1、不变、+1和+2；出水温度不小于设定温度的，根据温差+1、+2、+3和+3度以上，对应调整加热功率+1、不变、-1和-2。

本发明的方法，可以克服一般纯PID调节方法的缺点，加热迅速，限制超温在3度以内（人体感觉不到），大多数情况下可以实现0超温。达到加热速度和稳定的完美平衡。

附图说明

图1，一般纯PID控制加热的曲线图；

图2，本发明方法的加热曲线图；

图3，本发明的流程图；

图4，本发明的模糊控制流程图。

具体实施方式

PID控制加热，在这种恒温燃气热水器中，其温度上升到设定温度的曲线如图1所示的，可见，在设定温度T的附近，它有一个较大的振幅，就会出现加热初时的超温，而且整个加热过程需要在这个冷热震荡中持续较长时间才能稳定到设定温度T。

本发明，整个加热过程包括三个阶段：I初始加热、II模糊控制加热和III、PID控制恒温加热，整个加热过程平稳快速，其温度曲线如图2所示的。

结合图3的实施例流程：本发明是一种多级的差值PID加热方法，在加热的I阶段，水温和设定温度的温差很大，这个时候，首先计算一个初始加热功率，开始初始加热，这个阶段不考虑PID，直接加热，这样可以缩短加热时间，也为后面第二阶段的模糊加热做好铺垫；第I阶段的初始加热和第II阶段的模糊加热的切换标识是两个：加热时间到达初始加热时间或者温差小于设定的转换温差，本实施例中，加热达10秒或者温差不大于10度就进入模糊控制加热阶段。模糊控制加热的具体方法下文再叙。

模糊加热阶段和第III阶段的PID控制恒温加热阶段之间的转换标识是温差是否大于4度，即在PID控制恒温加热的前后都安排温差是否不大于4度的比较，在这个范围内，则进行PID控制加热，超出了，则采用模糊控制加热。之所以选择4度这个值，是因为按照背景技术所述的，人体对温度的感知，超过3度可以有明显的感受。

按照上述的实施例，模糊控制加热阶段是工作在温差范围10度~4度之间，具体流程如图4所示的。

参考设定温度，有出水温度小于设定温度和不小于两种情况，小于设定温度的时候，安排四级加热功率，依次是加热功率-1、不变、+1和+2，对应的出水温度-1度、-2度、-3度和-3度以上；不小于设定温度的情况下，也安排四级加热功率，依次是+1、不变、-1和-2，依次对应出水温度+1度、+2度、+3度和+3度以上的情况。采用模糊控制加热的优势是快速加热逼近设定温度，在达到4度温差的时候切换到PID控制恒温加热，这样让PID加热在一个很小的温差范围内进行，就能有效的减少振幅，避免超温，减少进入稳定温度的时间。