本發(fā)明屬于空調，具體涉及一種由多種能源耦合供暖的長途列車空調系統(tǒng)的控制方法。

背景技術：

1、目前長途火車冬季供暖主要采用電加熱或油加熱，能源利用效率不高，另外，空氣源熱泵在實際運行中存在的一個主要問題：室外蒸發(fā)器翅片容易結霜，這將會影響換熱效率，一般認為，空氣源熱泵結霜可以分為無霜、輕霜、中霜和重霜。在無霜和輕霜區(qū)范圍內，系統(tǒng)運行比較正常，系統(tǒng)運行效率cop比較穩(wěn)定，在中霜和重霜范圍內，系統(tǒng)運行效率cop嚴重下降，甚至有時會導致系統(tǒng)停機，無法運行。目前空氣源熱泵除霜問題是一個工業(yè)界的難題，目前業(yè)界的主要解決方案是，是采用某種方式測感知霜層增長，對霜層厚度進行測量，當感知霜生長較為嚴重時，進行除霜，然而上述方案在除霜過程中通常中遇到的兩個主要問題是，有霜不除和無霜誤除，這兩個問題均會嚴重影響系統(tǒng)運行效率，甚至導致系統(tǒng)停機。然而對于上述兩個問題，目前業(yè)界缺乏可靠的解決方案。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述存在的問題，本發(fā)明提出：一種由多種能源耦合供暖的長途列車空調系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

2、s1、選取模糊變量：運行溫度t、運行濕度h、運行時間t；

3、s2、將變量模糊化：分別針對溫度t與濕度h設置各自的模糊集合；

4、s3、制定模糊規(guī)則；

5、s4、模糊決策。

6、進一步地，所述步驟s1中，設置于列車車廂頂部外壁空氣源熱泵蒸發(fā)器兩側的溫濕度傳感器，每隔10秒取一個溫度t、一個濕度h，分別表示為t1、t2…,h1、h2…，當且僅當溫度tk≤6℃，濕度hk≥40％開始帶入計算。

7、影響空氣源熱泵結霜的因素有三個：運行溫度t、運行濕度h、運行時間t。為使空氣源熱泵始終在不結霜的區(qū)間內工作，我們設計了以下算法來監(jiān)測空氣源熱泵是否達到結霜條件。

8、基于模糊專家經(jīng)驗的空氣源熱泵結霜判定的系數(shù)算法分為模糊變量選取，變量模糊化，模糊規(guī)則制定，模糊決策實現(xiàn)等四部分，

9、進一步地，所述步驟s2中，對于溫度t采用以下模糊集合對其進行描述，{ml,l,s,h,mh}

10、其中ml表示誤差為很低，l表示誤差為低，s表示誤差為適中，h表示誤差為高，mh表示誤差為很高，溫度t對于模糊集合中的模糊變量形成隸屬度函數(shù)。

11、進一步地，所述步驟s2中，對于濕度h采用以下模糊集合對其進行描述{ml,l,s,h,mh}

12、其中ml表示誤差為很低，l表示誤差為低，s表示誤差為適中，h表示誤差為高，mh表示誤差為很高，濕度h對于模糊集合中的模糊變量形成隸屬度函數(shù)。

13、進一步地，所述步驟s3中，采用溫度t、濕度h和時間t作為空氣源熱泵結霜的判別依據(jù)，根據(jù)t、h和其對應的模糊變量的隸屬度函數(shù)的對應關系，構造模糊推理規(guī)則：

14、函數(shù)自變量選為溫度t和濕度h，對應溫度t的模糊語言變量集合a1有五個{ml很低，l低,s適中，h高，mh很高}，對應濕度h的模糊語言變量a2有五個{ml很低，l低,s適中，h高，mh很高}，t對應于a1的每個取值模糊集合分別對應了一個隸屬度函數(shù)，總共有五條隸屬度函數(shù)曲線，h對應于a2共有五條隸屬度函數(shù)曲線。

15、進一步地，所述步驟s4中，真值決策過程如下：按照工程經(jīng)驗得到的模糊規(guī)則如下：

16、如果t＝ml?and?h＝ml，則

17、如果t＝ml?and?h＝l，則

18、如果t＝ml?and?h＝s，則

19、如果t＝ml?and?h＝h，則

20、如果t＝ml?and?h＝mh，則

21、如果t＝l?and?h＝ml，則

22、如果t＝l?and?h＝l，則

23、如果t＝l?and?h＝s，則

24、如果t＝l?and?h＝h，則

25、如果t＝l?and?h＝mh，則

26、如果t＝s?and?h＝ml，則

27、如果t＝s?and?h＝l，則

28、如果t＝s?and?h＝s，則

29、如果t＝s?and?h＝h，則

30、如果t＝s?and?h＝mh，則

31、如果t＝h?and?h＝ml，則

32、如果t＝h?and?h＝l，則

33、如果t＝h?and?h＝s，則

34、如果t＝h?and?h＝h，則

35、如果t＝h?and?h＝mh，則

36、如果t＝mh?and?h＝ml，則

37、如果t＝mh?and?h＝l，則

38、如果t＝mh?and?h＝s，則

39、如果t＝mh?and?h＝h，則

40、如果t＝mh?and?h＝mh，則

41、公式(7)-(31)構成模糊控制專家經(jīng)驗規(guī)則庫，公式中的λi表示某個具體時刻k按照不同的溫濕度模糊屬性計算出的真值決策值。

42、進一步地，所述步驟s4中，權值決策過程如下：用以下公式計算：

43、

44、公式(32)中，和分別表示某個具體時刻的溫濕度狀態(tài)對應于不同模糊變量的隸屬度函數(shù)，對于某個時刻具體的溫濕度信息，從對應的隸屬度函數(shù)曲線中查去，符號∩表示模糊交集運算，即取中取值最小者輸出，λ'm表示對應于25條模糊規(guī)則的權值決策值，m＝1,2,l?25。

45、進一步地，所述步驟s4中，信息融合過程如下：

46、輸出由對應于25條模糊規(guī)則的真值λk和權值λ通過加權平均法得出，計算公式為

47、

48、輸出由對應于25條模糊規(guī)則的真值λk和權值λ通過加權平均法得出，計算公式為公式(33)中，表示分別按照公式(7)-(31)計算出的真實決策值；

49、為計算不同運行時刻溫濕度信息對于空氣源熱泵結霜的整體影響，從空氣源熱泵開啟時刻開始計時，每隔10秒采樣獲得一個溫濕度狀態(tài)數(shù)據(jù)，對每個符合條件：tk≤6℃，濕度hk≥40％的k時刻的溫濕度采樣值進行篩選，按公式(33)進行計算，判別時刻k的溫濕度狀態(tài)對于空氣源熱泵結霜的貢獻，將這些數(shù)據(jù)排列為向量

50、

51、當r大于7200時，采用“先進先出”原則，依次對進行舍棄，只保留7200個有效數(shù)據(jù)，即將向量v處理為v1：

52、

53、而后，采用如下公式處理向量v1中的各元素：

54、

55、公式(34)中，n表示向量v1中的元素個數(shù)，int()表示取整函數(shù)，

56、當λ*大于1.5時，空氣源熱泵停止運行，當且僅當時間經(jīng)過至少半小時后，且λ*小于1.3時，空氣源熱泵繼續(xù)開啟運行。

57、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明針對空氣源熱泵冬季運行過程中容易結霜的問題，和太陽能熱泵運行受當?shù)靥鞖馇闆r限制，能量收集不穩(wěn)定的問題，給出了有針對性的設計，提高了能源使用效率，降低了系統(tǒng)運行成本。

58、1、采用空氣源熱、太陽能系統(tǒng)、制動剎車系統(tǒng)，耦合就常規(guī)電能系統(tǒng)設計了一套長途列車專用空調系統(tǒng)，充分利用多種能量耦合的優(yōu)勢，提高了系統(tǒng)運行效率。

59、2、通過測量空氣源熱泵蒸發(fā)器兩側的溫濕度和運行時間信息，采用一種基于t-s模糊模型的改進模糊控制算法計算空氣源熱泵兩端結霜的難易程度，當根據(jù)算法判定空氣源熱泵結霜程度較為嚴重時，自動關閉空氣源熱泵直道，外界條件適宜時，繼續(xù)開啟空氣源熱泵，使空氣源熱泵始終運行于高效節(jié)能區(qū)間，大幅提高了空氣源熱泵效率。此外，耦合供熱系統(tǒng)大幅降低了空氣源熱泵的出水溫度，進一步提高了空氣源熱泵的運行效率。

60、3、在太陽能供熱系統(tǒng)設置了蓄能材料組成的蓄能系統(tǒng)，在太陽能比較強時進行蓄能，在太陽能光線比較弱時，將能量釋放，當溫度較低時關閉由保溫材料組成的上蓋，保護太陽能系統(tǒng)不被凍傷，同時關閉太陽能系統(tǒng)，有效提高了太陽能熱泵的運行效率。

61、4、設置了列車制動發(fā)電裝置和常規(guī)電能裝置耦合供電系統(tǒng)，對末端空調出水溫度進行進一步提高，采用風機盤管耦合劑熱管進行，聯(lián)合供暖，有效保障了列車內環(huán)境的舒適性。