[发明专利]一种矢量通风控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种矢量通风控制系统，其特征在于，包括系统内环境的空间参数模块、三轴矢量风机、三轴矢量风机运行模块及矢量通风控制模块；

所述内环境的参数空间模块用于反映系统内传感器采集的参数在系统内环境的空间分布情况；

所述三轴矢量风机用于作为矢量通风控制系统的控制对象；

所述三轴矢量风机运行模块，其内置三轴矢量风机的数学模型用于反映三轴矢量风机内的运行关系；

所述矢量通风控制模块，其内置矢量通风控制体系用于根据三轴矢量风机内的运行关系，调整矢量通风系统的输出方向与功率，进而控制系统内环境的参数，实现矢量通风控制；

所述三轴矢量风机包括三台伺服电机、三个不锈钢转动轴、三组不锈钢支撑臂、一架风扇、一套外壳、MCU和电源；

每组所述不锈钢支撑臂底端通过一个伺服电机与所述MCU连接；

每组所述不锈钢支撑臂顶端通过一个转动轴与风扇的转动部连接，所述风扇嵌与外壳内部；

所述MCU还与电源连接；

所述三轴矢量风机的数学模型反映的三轴矢量风机内的运行关系包括：

(1)伺服电机转动速率对应的法向量变换率关系；

(2)三轴转动角度对应的法向量变换关系；

(3)伺服电机功率对应的参数变换关系；

所述矢量通风控制体系通过控制三轴矢量风机的法向量与参数空间模型中的参数中心点共轴，实时更新参数中心点，并对更新的参数中心点进行追踪以控制矢量通风系统的输出方向与功率，进而控制系统内环境的参数，实现矢量通风控制。

2.根据权利要求1所述的矢量通风控制系统，其特征在于，所述系统内环境的空间参数模块的构建方法为：

建立反映系统内环境空间参数的位置或坐标的数学模型，并基于该数学模型确定系统内传感器采集的参数在内环境的空间分布情况，作为空间参数模块。

3.一种基于权利要求1～2任意一条权利要求所述的矢量通风控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、初始化矢量通风控制系统的模型和参数；

S2、确定当前矢量通风控制系统内环境的参数空间模型及其对应的参数中心点；

S3、基于确定的参数中心点，判断系统内环境是否需要修正；

若是，则进入步骤S4；

若否，则进入步骤S5；

S4、系统运行设定时间后，返回步骤S2；

S5、获取当前三轴矢量风机的法向量，与当前参数中心点进行对比，并确定三轴矢量风机需要调整的转动角度和输出功率，作为输出控制信号对三轴矢量风机的运行进行调整，进入步骤S6；

S6、判断运行调整后的系统内环境的参数状态是否发生变化；

若是，则返回步骤S2；

若否，则进入步骤S7；

S7、按照当前输出控制信号对三轴矢量风机进行运行控制，实现矢量通风控制；

所述步骤S5中，计算三轴矢量风机的法向量的方法具体为：

B1、以初始状态的风扇面作为圆点，以其中一脚作为平面轴，建立空间坐标系(x₀,y₀,z₀)；

B2、当风扇的发动方向改变时，在空间坐标系(x₀,y₀,z₀)上确定改变的方向即为风扇面的法向方向，进而确定三轴矢量风机的法向量；

所述步骤S5中，计算三轴矢量风机需要调整的转动角度和输出功率的方法具体为：

C1、基于当前三轴矢量风机的法向量，确定其对应的法向方程；

C2、将当前参数中心点的坐标代入到法向方程中，调整法向方程参数使法向方程继续成立，进而得到三轴矢量风机需要调整的转动角度和输出功率；

其中，法向方程为：

式中，x,y,z为构建的空间坐标系中法向量的X、Y和Z轴坐标，p,q为使法向量和参数中心点同轴的相对上升高度，分别对应于三轴矢量风机需要调整的转动角度和输出功率，R为风扇面对应半径。