本發(fā)明主要涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，特指一種基于灰色預(yù)測及模糊控制的變流器風(fēng)機的控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于溫度是影響電子產(chǎn)品可靠性的重要因素，因此隨著軌道交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，機車、動車和城軌等領(lǐng)域?qū)ψ兞髌鞯犬a(chǎn)品散熱冷卻性能的要求越來越高。目前，軌道交通變流器等產(chǎn)品往往采用冷卻風(fēng)機對電子產(chǎn)品或冷卻介質(zhì)進行冷卻，其中變流器冷卻風(fēng)機通常采用的控制方法包括恒壓恒頻控制、變極控制和變頻控制。

(1)恒壓恒頻控制的冷卻風(fēng)機轉(zhuǎn)速和風(fēng)壓是確定的，不能根據(jù)實際工況需求對風(fēng)機轉(zhuǎn)速和流量進行調(diào)整，易造成能源浪費，并產(chǎn)生較大的噪聲；

(2)變極控制風(fēng)機通過改變電機極數(shù)來調(diào)整風(fēng)機轉(zhuǎn)速和流量，一般只有幾個速度檔，同樣存在恒壓恒頻控制風(fēng)機的問題；

(3)變頻控制風(fēng)機在一些變流器產(chǎn)品中已開始應(yīng)用，該種風(fēng)機在節(jié)能和降噪方面有明顯的優(yōu)勢，但仍然存在問題：由于電子器件、冷氣介質(zhì)、空氣的比熱容等溫度參數(shù)不一樣，溫度信號存在明顯的非線性、時滯性等特征，從而使得電子器件、冷卻介質(zhì)等溫度具有較大的波動性，溫度波動帶來熱應(yīng)力波動，加速電子產(chǎn)品的疲勞破壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種降低溫度波動的基于灰色預(yù)測及模糊控制的變流器風(fēng)機的控制方法，并相應(yīng)公開一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、降低溫度波動的基于灰色預(yù)測及模糊控制的變流器風(fēng)機的控制系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種基于灰色預(yù)測及模糊控制的變流器風(fēng)機的控制方法，包括以下步驟：

s01、實時獲取變流器中冷卻對象的溫度信號；

s02、將步驟s01中得到的溫度信號進行處理，處理結(jié)果作為灰色預(yù)測模型的原始數(shù)列，并通過灰色預(yù)測模型得到溫度預(yù)測偏差e和溫度預(yù)測偏差變化率ec；

s03、將步驟s02中得到的溫度預(yù)測偏差e和溫度預(yù)測偏差變化率ec作為模糊控制器的輸入信號，模糊控制器根據(jù)輸入信號輸出控制信號控制變頻風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，所述步驟s02的具體步驟如下：

s21、依據(jù)溫度信號建立原始離散數(shù)列：

x⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),…,x⁽⁰⁾(n)}，n為數(shù)列長度；

s22、對原始離散數(shù)列進行累加，累加m次生成：

s23、創(chuàng)建數(shù)據(jù)矩陣b和數(shù)據(jù)向量xn，求出發(fā)展系數(shù)a和灰色輸入u；

s24、求出預(yù)測值：

s25、累計生成還原，得到第k步預(yù)測值：

優(yōu)選地，所述n>4。

優(yōu)選地，所述步驟s23的具體過程為：

s231、創(chuàng)建數(shù)據(jù)矩陣b和數(shù)據(jù)向量xn：

xn＝[x^(m-1)(2),x^(m-1)(3),x^(m-1)(n)]^t

s232、求出發(fā)展系數(shù)a和灰色輸入u：

p＝[ab]^t＝(b^tb)^-1b^txn

優(yōu)選地，所述步驟s01中的冷卻對象包括變流器控制電路板、冷卻介質(zhì)和散熱翅片中的一個或多個。

優(yōu)選地，在步驟s03中，模糊控制器輸出的控制信號輸出至變頻器，經(jīng)變頻器控制變頻風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，所述步驟s03中，所述模糊控制器輸出的控制信號反饋至灰色預(yù)測模型作為輸入信號。

本發(fā)明還公開了一種基于灰色預(yù)測及模糊控制的變流器風(fēng)機的控制系統(tǒng)，包括：

第一模塊，用于實時獲取變流器中冷卻對象的溫度信號；

第二模塊，用于將步驟s01中得到的溫度信號進行處理，處理結(jié)果作為灰色預(yù)測模型的原始數(shù)列，并通過灰色預(yù)測模型得到溫度預(yù)測偏差e和溫度預(yù)測偏差變化率ec；

第三模塊，用于將步驟s02中得到的溫度預(yù)測偏差e和溫度預(yù)測偏差變化率ec作為模糊控制器的輸入信號，模糊控制器根據(jù)輸入信號輸出控制信號控制變頻風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明的基于灰色預(yù)測及模糊控制的變流器風(fēng)機的控制方法，引入灰色預(yù)測及模糊控制，能夠?qū)崟r根據(jù)冷卻對象的溫度變化進行溫度預(yù)測，并在線調(diào)整控制參數(shù)，從而通過改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速確保冷卻效果，能有效地克服冷卻系統(tǒng)的非線性、時滯性等缺點，降低溫度波動，并能降低能耗和噪聲。本發(fā)明的基于灰色預(yù)測及模糊控制的變流器風(fēng)機的控制系統(tǒng)同樣具有方法所述的優(yōu)點，而且結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖。

圖2為本發(fā)明的控制框圖。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。

如圖1和圖2所示，本實施例的基于灰色預(yù)測及模糊控制的變流器風(fēng)機的控制方法，包括以下步驟：

s01、通過溫度測試系統(tǒng)實時采集變流器中冷卻對象的溫度信號；其中冷卻對象包括變流器內(nèi)部關(guān)鍵電子器件、冷卻介質(zhì)、散熱翅片等，溫度測試系統(tǒng)實時采集頻率設(shè)置就能捕捉到冷卻對象的溫度變化信息；

s02、將步驟s01中得到的溫度信號進行處理，處理結(jié)果作為灰色預(yù)測模型的原始數(shù)列，并通過灰色預(yù)測模型得到溫度預(yù)測偏差e和溫度預(yù)測偏差變化率ec；

s03、將步驟s02中得到的溫度預(yù)測偏差e和溫度預(yù)測偏差變化率ec作為模糊控制器的輸入信號，模糊控制器根據(jù)輸入信號輸出控制信號控制變頻風(fēng)機的轉(zhuǎn)速；其中模糊控制器的控制目標是溫度預(yù)測偏差e和溫度預(yù)測偏差變化率ec都趨近于零，模糊控制器內(nèi)部控制參數(shù)可根據(jù)灰色預(yù)測模型輸出的參數(shù)和實測數(shù)據(jù)進行在線調(diào)整，從而有效克服冷卻系統(tǒng)的非線性、時滯性等缺點，降低溫度波動。

本發(fā)明的基于灰色預(yù)測及模糊控制的變流器風(fēng)機的控制方法，引入灰色預(yù)測及模糊控制，能夠?qū)崟r根據(jù)冷卻對象的溫度變化進行溫度預(yù)測，并在線調(diào)整控制參數(shù)，從而通過改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速確保冷卻效果，能有效地克服冷卻系統(tǒng)的非線性、時滯性等缺點，降低溫度波動，并能降低能耗和噪聲。其中灰色預(yù)測模型以及模糊控制器均屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

本實施例中，步驟s02的具體步驟如下：

s21、依據(jù)溫度信號建立原始離散數(shù)列：

x⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),…,x⁽⁰⁾(n)}，n為數(shù)列長度，n>4；

s22、對原始離散數(shù)列進行累加，累加m次生成：

s23、創(chuàng)建數(shù)據(jù)矩陣b和數(shù)據(jù)向量xn，求出發(fā)展系數(shù)a和灰色輸入u：

xn＝[x^(m-1)(2),x^(m-1)(3),x^(m-1)(n)]^t

p＝[ab]^t＝(b^tb)^-1b^txn

s24、求出預(yù)測值：

s25、累計生成還原，得到第k步預(yù)測值：

本實施例中，在步驟s03中，模糊控制器輸出的控制信號輸出至變頻器，經(jīng)變頻器輸出冷卻風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制信號控制變頻風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，改變冷卻系統(tǒng)風(fēng)量風(fēng)壓，對冷卻對象進行冷卻；同時控制信號反饋至灰色預(yù)測模型作為輸入信號進行溫度灰色預(yù)測。

本發(fā)明還相應(yīng)公開了一種基于灰色預(yù)測及模糊控制的變流器風(fēng)機的控制系統(tǒng)，包括：

第一模塊，用于實時采集變流器中冷卻對象的溫度信號；

第二模塊，用于將步驟s01中得到的溫度信號進行處理，處理結(jié)果作為灰色預(yù)測模型的原始數(shù)列，并通過灰色預(yù)測模型得到溫度預(yù)測偏差e和溫度預(yù)測偏差變化率ec；

第三模塊，用于將步驟s02中得到的溫度預(yù)測偏差e和溫度預(yù)測偏差變化率ec作為模糊控制器的輸入信號，模糊控制器根據(jù)輸入信號輸出控制信號控制變頻風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。