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JP3275929B2 - Design method of optimal control rule table for air conditioner - Google Patents

Design method of optimal control rule table for air conditioner

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Publication number
JP3275929B2
JP3275929B2 JP30791093A JP30791093A JP3275929B2 JP 3275929 B2 JP3275929 B2 JP 3275929B2 JP 30791093 A JP30791093 A JP 30791093A JP 30791093 A JP30791093 A JP 30791093A JP 3275929 B2 JP3275929 B2 JP 3275929B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rule table
control rule
control
evaluation
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP30791093A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH07160663A (en
Inventor
茂利夫 平原
哲司 山下
康弘 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Carrier Corp
Original Assignee
Toshiba Carrier Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Carrier Corp filed Critical Toshiba Carrier Corp
Priority to JP30791093A priority Critical patent/JP3275929B2/en
Publication of JPH07160663A publication Critical patent/JPH07160663A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3275929B2 publication Critical patent/JP3275929B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は、最適化手法として遺
伝的アルゴリズムを用いて所定の条件を満足する空気調
和装置の最適制御規則表設計方法に関する。
The present invention relates to an air conditioner that satisfies predetermined conditions by using a genetic algorithm as an optimization method.
The present invention relates to a method for designing an optimal control rule table for a sum device .

【0002】[0002]

【従来の技術】非線形性を有する系の制御は、従来、例
えばPID制御のような線形制御理論を用いて行われて
いるが、この線形制御理論では、あらゆる系の状態に対
して最適な制御を行うことが困難であり、ファジィ理論
等の非線形制御理論を使用しなければならない。
2. Description of the Related Art Conventionally, control of a system having nonlinearity has been performed by using a linear control theory such as PID control. In this linear control theory, optimal control is performed for all system states. And it is necessary to use a non-linear control theory such as fuzzy theory.

【0003】一方、制御装置の種類としては、ワンチッ
プマイコンを使用した制御装置があるが、ワンチップマ
イコンはCPUにRAM、ROM、周辺回路等から構成
されているものであり、他の周辺回路をほとんど必要と
しないとともに、低価格、小型であり、更にプログラム
を変更することにより種々の制御理論を実現できるため
に、現在家電製品を中心に広く使用されている。
On the other hand, as a type of the control device, there is a control device using a one-chip microcomputer. The one-chip microcomputer has a CPU including a RAM, a ROM, a peripheral circuit, and the like. Are widely used mainly in home electric appliances at present, because they are hardly required, are inexpensive, small, and can realize various control theories by changing programs.

【0004】しかしながら、このようなワンチップマイ
コンはパーソナルコンピュータ等とは異なり、計算能力
が貧弱であり、実装メモリも限られているため、非線形
制御理論のような複雑で大きなプログラムを実行するこ
とは困難である。このような理由から、現在のワンチッ
プマイコンによる制御装置では、制御規則表による制御
が主流となっている。
However, unlike a personal computer or the like, such a one-chip microcomputer has a poor calculation capability and a limited mounting memory, and therefore cannot execute a complicated and large program such as a nonlinear control theory. Have difficulty. For these reasons, current control devices based on one-chip microcomputers are mainly controlled by a control rule table.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した制御規則表は
現在制御対象を熟知した熟練者の経験と実験により設計
されているが、空気調和装置のように制御対象の応答が
遅く、実験にかなりの時間を必要とするものや、多変数
制御のように多次元の制御規則表を必要とする制御装
置、または非線形理論による複雑な制御装置に匹敵する
ような自由度の大きい制御規則表を有する制御装置に対
しては、人手による最適規則表の設計は事実上不可能で
あるという問題がある。
The above-mentioned control rule table is designed based on the experience and experiment of a skilled person who is familiar with the control object at present. Have a control rule table with a large degree of freedom that is comparable to a control device that requires a long time, a control device that requires a multidimensional control rule table such as multivariable control, or a complicated control device based on nonlinear theory. For the control device, there is a problem that it is virtually impossible to design the optimal rule table manually.

【0006】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、ワンチップマイコン等の限ら
れた能力の計算機を使用した制御装置に対して制御対象
の複雑さ、制御規則表の自由度の大きさに関わらず、達
成すべき任意の条件を最適に満足する制御装置、および
制御性、省電力、信頼性等の任意の条件を満足するよう
な制御装置を有する空気調和装置を提供することにあ
る。
[0006] The present invention has been made in view of the above,
Its purpose is to achieve any control unit using a computer with limited capability such as a one-chip microcomputer, regardless of the complexity of the control target and the degree of freedom in the control rule table. An object of the present invention is to provide a control device that optimally satisfies conditions and an air conditioner that has a control device that satisfies arbitrary conditions such as controllability, power saving, and reliability.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1記載の空気調和装置の最適制御規
則表設計方法は、被制御装置である空気調和装置部に対
する設定温度と室内温度とを比較し、室内温度と設定温
度との差および該差の変化を軸とし、圧縮機の駆動周波
数の操作変化量を各要素とする2次元の制御規則表を用
いて 圧縮機の駆動周波数を制御するための空気調和装
置の最適制御規則表設計方法であって、前記最適制御規
則表設計方法は、空気調和装置部における圧縮機の駆動
周波数の時間変化と室内温度の時間変化の関係を数式に
よりモデル化した数式モデルと任意の制御規則表を用い
た制御シミュレーションを行い、シミュレーションの結
果から設定温度到達までの室温の総ハンチング量と設定
温度到達までの圧縮機の駆動周波数の総変動量を求め、
前記室温の総ハンチング量を制御性に関する評価値およ
び前記駆動波数の総変動量を信頼性と室内空間の快適性
に関する評価値とし、これらの評価値を含む複数の評価
値の総和を計算する総和評価値計算手段を用いた遺伝的
アルゴリズムと最適制御規則表抽出ステップを有し、前
記遺伝的アルゴリズムは、遺伝子としての制御規則表の
初期の集団を生成する初期制御規則表生成ステップと、
生成された制御規則表の集団から1つずつ前記総和評価
値計算手段に入力して、制御規則表個体に対する評価値
の総和を求める制御規則表評価ステップと、前記評価値
の総和を基準として淘汰を実行し、淘汰によって選択し
た制御規則表集団に対して、更に交叉、突然変異を実行
して新たな制御規則表集団を生成し、前記淘汰で選択し
た制御規則表集団とともに出力する次世代制御規則表生
成ステップと、次世代制御規則表生成ステップが終了し
た段階で、遺伝的アルゴリズムの終了条件を満たしてい
るかどうかを判定し、終了条件を満たしていない場合、
生成された次世代制御規則表について制御規則表評価ス
テップから実行し、終了条件を満たしている場合、次世
代制御規則表の集団を出力する終了条件判定ステップか
らなるものであり、前記最適制御規則表抽出ステップ
は、前記遺伝的アルゴリズムの終了後、出力された制御
規則表の集団から評価値の総和が最良のもの1つを抽出
するものであることを要旨とする。
[ MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object, an optimal control rule for an air conditioner according to claim 1 of the present invention.
The rule table design method is applied to the air conditioner
The set temperature and the room temperature, and compare the room temperature and the set temperature.
The drive frequency of the compressor is based on the difference from
Uses a two-dimensional control rule table with each element of the numerical operation change amount
There are, air conditioner for controlling the driving frequency of the compressor
A method of designing an optimal control rule table for
The rule table design method is based on the driving of the compressor in the air conditioning unit.
Formula of the relationship between the time change of the frequency and the time change of the room temperature
Using a more modeled mathematical model and an arbitrary control rule table
Control simulation, and
Hunting amount and setting from room temperature to reaching the set temperature
Calculate the total variation of the drive frequency of the compressor until the temperature reaches,
The total hunting amount at the room temperature is evaluated with respect to the controllability value and
And the total fluctuation amount of the driving wave number for reliability and comfort of indoor space
Multiple evaluations including these evaluation values
Genetic using sum evaluation value calculation means to calculate sum of values
Algorithm and optimal control rule table extraction step
The genetic algorithm uses the control rule table as a gene.
Generating an initial control rule table for generating an initial group;
The sum evaluation one by one from the generated group of control rule tables
Input to the value calculation means, and the evaluation value for the control rule table individual
Control rule table evaluation step for obtaining the sum of
Selection is performed based on the sum of
Perform crossover and mutation on the control rule table group
To generate a new control rule table group, and select
Next generation control rule table output with the generated control rule table group
And the next-generation control rule table generation step are completed.
At the end of the genetic algorithm,
Judge whether or not the termination condition is satisfied.
Evaluation rules for the generated next-generation control rule table
Run from Tep, and if the end condition is met,
The end condition judgment step to output the group of the substitution control rule table
Extracting the optimal control rule table.
Is the control output after the end of the genetic algorithm.
Extract the one with the best sum of the evaluation values from the rule table group
The gist of this is that

【0008】 また、本発明の請求項2記載の空気調和
装置の最適制御規則表設計方法は、請求項1において、
前記制御規則表を評価するために、さらに、空気調和機
の消費電力と比例関係にある圧縮機の駆動周波数の時間
変化から求められる消費電力量を省エネ性に関する評価
値としたことを要旨とする。
The air conditioner according to claim 2 of the present invention.
The method for designing an optimal control rule table for an apparatus is described in claim 1,
In order to evaluate the control rule table, the air conditioner
Of the compressor drive frequency proportional to the power consumption of the compressor
Evaluation of energy consumption based on power consumption required from changes
It is assumed that the value has been set .

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【作用】 本発明の空気調和装置の最適制御規則表設計
方法では、空気調和装置部における圧縮機の駆動周波数
の時間変化と室内温度の時間変化の関係を数式によりモ
デル化した数式モデルと任意の制御規則表を用いた制御
シミュレーションを行い、シミュレーションの結果から
設定温度到達までの室温の総ハンチング量と設定温度到
達までの圧縮機の駆動周波数の総変動量を求め、前記室
温の総ハンチング量を制御性に関する評価値および前記
駆動波数の総変動量を信頼性と室内空間の快適性に関す
る評価値とし、これらの評価値を含む複数の評価値の総
和を計算する。遺伝的アルゴリズムは、遺伝子としての
制御規則表の初期の集団を生成し、生成された制御規則
表の集団から1つずつ前記総和評価値計算手段に入力し
て、制御規則表個体に対する評価値の総和を求め、前記
評価値の総和を基準として淘汰を実行し、淘汰によって
選択した制御規則表集団に対して、更に交叉、突然変異
を実行して新たな制御規則表集団を生成し、前記淘汰で
選択した制御規則表集団とともに出力する。次世代制御
規則表生成が終了した段階で、遺伝的アルゴリズムの終
了条件を満たしているかどうかを判定し、終了条件を満
たしていない場合、生成された次世代制御規則表につい
て制御規則表評価から実行し、終了条件を満たしている
場合、次世代制御規則表の集団を出力し、この出力され
た制御規則表の集団から評価値の総和が最良のもの1つ
を抽出する。この最適制御規則表設計方法で作成された
制御規則表を組み込んだ空気調和装置は、制御装置に基
き、設定温度と室内温度との差およびその変化分のデー
タから圧縮機の駆動周波数を設定して制御を行う。
The optimal control rule table design of the air conditioner of the present invention
In the method, the driving frequency of the compressor in the air conditioner section
The relationship between the time change of the room temperature and the time change of the room temperature is
Control using a Dellized mathematical model and an arbitrary control rule table
Perform a simulation, and from the results of the simulation
The total hunting amount at room temperature until the set temperature is reached and the set temperature
To determine the total amount of change in the drive frequency of the compressor up to
Evaluation value regarding controllability of total hunting amount of temperature and the above
The total variation of the driving wave number is related to the reliability and the comfort of the indoor space.
Evaluation value, and the sum of multiple evaluation values including these evaluation values
Calculate the sum. Genetic algorithms, as genes
Generates the initial population of the control rules table and generates the generated control rules
Input one by one from the group of the table to the sum evaluation value calculation means.
The sum of the evaluation values for the control rule table individual,
Selection is performed based on the sum of the evaluation values, and
Further crossover and mutation for the selected control rule table group
To generate a new control rule table group,
Output with the selected control rule table group. Next generation control
When the rule table generation is completed, the genetic algorithm is terminated.
Judge whether the exit condition is satisfied, and
If not, the generated next generation control
Execute from control rule table evaluation and satisfy end condition
Output the next generation control rule group
One with the best sum of the evaluation values from the group of the control rule table
Is extracted. Created by this optimal control rule table design method
An air conditioner incorporating a control rule table is based on a control device.
The difference between the set temperature and the room temperature and the data of the change.
The control is performed by setting the compressor drive frequency from the compressor.

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明の一実施例に係わる制御装
置の構成を示すブロック図である。同図に示す制御装置
は、被制御装置10に対して複数の設定制御量入力手段
a,1b ,・・・,1m から複数の設定制御量を入力
し、被制御装置10の複数の制御量がこれらの設定制御
量になるように制御するものであり、該複数の設定制御
量入力手段1a ,1b ,・・・,1m からの各設定制御
量を状態空間分割手段5に供給するとともに、被制御装
置10の各制御量を制御量検出手段3a ,3b,・・
・,3m で検出し、この検出した各制御量を状態空間分
割手段5に供給する。該状態空間分割手段5では、以下
に詳細に説明するように、対応する各設定制御量と各制
御量との差および該差の変化を算出するとともに、状態
空間分割のための量子化を行って、時刻tにおける環境
状態を「環境状態ベクトル」として算出し、操作量決定
手段7に供給する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device according to an embodiment of the present invention. The control device shown in FIG., A plurality of setting control amount input means 1 a to the controlled device 10, 1 b, · · ·, enter the plurality of setting control amount from 1 m, a plurality of controlled devices 10 the controlled variable is to control so as to set the control amount of the setting of the plurality of control amount input unit 1 a, 1 b, · · ·, each setting control amount state space dividing means from 1 m 5 and each control amount of the controlled device 10 is controlled by control amount detection means 3 a , 3 b ,.
, 3 m , and supplies each detected control amount to the state space dividing means 5. As described in detail below, the state space dividing means 5 calculates the difference between the corresponding set control amount and each control amount and the change in the difference, and performs quantization for state space division. Then, the environmental state at time t is calculated as an “environmental state vector” and supplied to the manipulated variable determining means 7.

【0015】操作量決定手段7においては、制御規則表
最適化手段9からの「制御規則表」に基づいて離散化さ
れた環境状態ベクトルから被制御装置10の各操作量を
決定し、この決定した各操作量を被制御装置10に供給
して制御するようになっている。
The manipulated variable determining means 7 determines each manipulated variable of the controlled device 10 from the discretized environmental state vector based on the "control rule table" from the control rule table optimizing means 9, and determines this. The operation amounts are supplied to the controlled device 10 and controlled.

【0016】次に、数式を用いて、更に詳細に説明す
る。
Next, a more detailed description will be given using mathematical expressions.

【0017】今、時刻tにおいて各設定制御量入力手段
a ,1b ,・・・,1m からそれぞれ入力される各設
定制御量をCs1(t)〜Csm(t)、各制御量検出手段
a,3b ,・・・,3m で検出された制御量をそれぞ
れC1 (t)〜Cm (t)、サンプリングタイムをδと
した場合、
At time t, each set control amount input from each set control amount input means 1 a , 1 b ,..., 1 m is represented by C s1 (t) to C sm (t), When the control amounts detected by the amount detection means 3 a , 3 b ,..., 3 m are C 1 (t) to C m (t) and the sampling time is δ,

【数1】 を考える。そして、状態空間分割するために、上式
(1)により与えられる第i番目の制御量{E
i (t),ΔEi (t)}を αi1<αi2<…<αik (2) βi1<βi2<…<βil (3) とすると、
(Equation 1) think of. Then, in order to divide the state space, the i-th control amount {E given by the above equation (1)
i (t), ΔE i and (t)} α i1 <α i2 <... <α ik (2) β i1 <β i2 <... < When β il (3),

【数2】 のように状態空間分割のために量子化を行う。この量子
化された{E’,ΔE’}を基に
(Equation 2) Quantization is performed for state space division as shown in FIG. Based on this quantized {E ', ΔE'}

【数3】 E(t)={E1 (t),ΔE1 (t),E2 (t),ΔE2 (t), …Em (t),ΔEm (t)} (6) のように状態空間分割手段5により時刻tにおける環境
状態を「環境状態ベクトル」として表す。
Equation 3] E (t) = {E 1 (t), ΔE 1 (t), E 2 (t), ΔE 2 (t), ... E m (t), ΔE m (t)} (6) As described above, the environment state at time t is represented by the state space dividing means 5 as an “environment state vector”.

【0018】そして、離散化された環境状態ベクトルよ
り、操作量決定手段7に接続されている制御規則表最適
化手段9からの「制御規則表」により被制御装置10の
操作量を決定する。
Then, based on the discretized environmental state vector, the operation amount of the controlled device 10 is determined by the "control rule table" from the control rule table optimizing means 9 connected to the operation amount determination means 7.

【0019】今、被制御装置10にm個の制御しなけれ
ばならない操作量が存在する時、時刻tにおける操作量
は、
Now, when there are m manipulated variables to be controlled in the controlled device 10, the manipulated variable at time t is:

【数4】 O(t)={O1 (t),O2 (t),…,On (t)} (7) のように表すものとすると、時刻t+δにおける操作量
は O(t+δ)=O(t)+ΔO(t) (8) で与えられる。但し、操作量の変化量ΔO(t)は
Equation 4] O (t) = {O 1 (t), O 2 (t), ..., O n (t)} Assuming that expressed as (7), the operation amount at time t + [delta] is O (t + [delta] ) = O (t) + ΔO (t) (8) However, the change amount ΔO (t) of the operation amount is

【数5】 ΔO(t)={ΔO1 (t),ΔO2 (t),…,ΔOn (t)} (9) のように定義され、 O(t)=f(E(t)) (10) により与えられる「変化量ベクトル」である。式(1
0)において、fは予め制御規則表最適化手段9により
任意の目的を達成すべく最適化された制御規則表であ
り、制御量がm個の場合は、ΔOを要素とする2m2m
元のテンソルとして表現される。
ΔO (t) = {ΔO 1 (t), ΔO 2 (t),..., ΔO n (t)} (9), and O (t) = f (E (t) This is the “variation vector” given by (10). Equation (1
In 0), f is a control rule table that has been optimized in advance by the control rule table optimizing means 9 to achieve an arbitrary purpose. When the control amount is m, a 2m 2m- dimensional element having ΔO as an element is used. Expressed as a tensor.

【0020】上述したように決定された操作量に従って
動作した被制御装置10は制御量に影響を与え、制御量
検出手段3a ,3b ,・・・,3m によって検出された
各制御量を状態空間分割手段5に供給する。このように
フィードバックループを構成することにより、安定した
設定制御量を得ることができる。
The controlled device 10 operated according to the manipulated variable determined as described above affects the controlled variable, and each controlled variable detected by the controlled variable detecting means 3 a , 3 b ,..., 3 m . Is supplied to the state space dividing means 5. By configuring the feedback loop in this manner, a stable set control amount can be obtained.

【0021】図2は、図1に示した制御装置に使用され
ている制御規則表最適化手段9の詳細な構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the control rule table optimizing means 9 used in the control device shown in FIG.

【0022】図2に示す最適制御規則表を設計するため
の制御規則表最適化手段9は、空気調和装置部における
圧縮機の駆動周波数と室内温度からなる制御対象21、
該制御対象である圧縮機の駆動周波数の時間変化と室内
温度の時間変化との関係について数式によるモデル化を
構築する制御対象数式モデル化手段23、該制御対象数
式モデル化手段23によりモデル化した数式モデル2
5、数式モデル25と任意の制御規則表を用いた制御シ
ミュレーションを行い、シミュレーションの結果から設
定温度到達までの室温の総ハンチング量と設定温度到達
までの圧縮機の駆動周波数の総変動量を求め、前記室温
の総ハンチング量を制御性に関する評価値および前記駆
動波数の総変動量を信頼性と室内空間の快適性に関する
評価値とし、これらの評価値を含む複数の評価値の総和
を計算する評価関数27、遺伝子としての制御規則表の
初期の集団を生成し、生成された制御規則表の集団から
1つずつ前記総和評価値計算手段に入力して、制御規則
表個体に対する評価値の総和を求め、前記評価値の総和
を基準として淘汰を実行し、淘汰によって選択した制御
規則表集団に対して、更に交叉、突然変異を実行して新
たな制御規則表集団を生成し、前記淘汰で選択した制御
規則表集団とともに出力する遺伝的アルゴリズム29、
出力された、次世代制御規則表集団が、遺伝的アルゴリ
ズムの終了条件を満たしているかどうかを判定し、終了
条件を満たしていない場合、生成された次世代制御規則
表について制御規則表評価ステップから実行し、終了条
件を満たしている場合、次世代制御規則表の集団を出力
する制御規則表31、および前記遺伝的アルゴリズム2
9の終了後、出力された制御規則表31の集団から評価
値の総和が最良のもの1つを抽出する最適制御規則表3
3から構成されている。
In order to design the optimal control rule table shown in FIG.
Control rule table optimizing means 9 of the air conditioner unit
A control target 21 comprising a compressor drive frequency and a room temperature,
The change over time of the drive frequency of the compressor to be controlled and the indoor
Model the relationship with temperature over time using mathematical formulas
Control target formula modeling means 23 to be constructed, the number of control targets
Formula model 2 modeled by formula modeling means 23
5. A control system using the mathematical model 25 and an arbitrary control rule table.
Simulation, and set based on the simulation results.
Total hunting amount at room temperature until reaching the set temperature and reaching the set temperature
Calculate the total variation of the driving frequency of the compressor up to the room temperature
The evaluation value for controllability and the drive
The total fluctuation of the wave number is related to the reliability and the comfort of the indoor space.
The sum of multiple evaluation values including these evaluation values
Evaluation function 27 for calculating the control rule table as a gene
Generates an initial population and from the generated population of control rule tables
The control rules are input one by one to the total evaluation value calculation means.
The sum of the evaluation values for the table individuals is obtained, and the sum of the evaluation values is calculated.
Control based on the selection
Crossover and mutation are further performed on the rule table
Generate a new control rule table group and select the control selected in the selection.
Genetic algorithm 29 output with rule table population,
The output next-generation control rule table population is
Judge whether the end condition of the
If the conditions are not met, the generated next-generation control rules
Execute from the control rule table evaluation step for the table,
If the condition is satisfied, output a group of next-generation control rule table
Control rule table 31 and the genetic algorithm 2
After the completion of 9, evaluation is performed from the group of the output control rule table 31.
Optimal control rule table 3 for extracting one with the best sum of values
3 is comprised.

【0023】図2の制御規則表最適化手段9では、制御
規則表31の集団から1つずつ制御シミュレーションさ
せて夫々の評価関数を算出させるため、制御対象21に
対して制御対象数式モデル化手段23により次式に示す
ような制御対象21の数式モデルを構築する。この数式
モデル化手段は、物理法則によるか、物理法則によるモ
デル化が困難な場合は、例えば線形モデルと仮定して、
M系列信号を入力して、最小二乗法にこのシステムを同
定している。(例えば、中溝高好:信号解析とシステム
同定、コロナ社、1988参照)
[0023] In the control rule table optimization means 9 in FIG. 2, the control
Control simulation is performed one by one from the group of rule table 31.
In order to calculate the respective evaluation functions , the control target mathematical expression modeling means 23 constructs a mathematical expression model of the control target 21 as shown in the following expression. This formula
Modeling methods are based on physical laws or physical laws.
If delling is difficult, for example, assuming a linear model,
Input M-sequence signal and use this system for least squares method.
I have decided. (For example, Takayoshi Nakamizo: Signal Analysis and System
Identification, see Corona, 1988)

【0024】 C(t)=sys(O(t)) (11) この数式モデルに基づき制御シミュレーションを繰り返
し、最適アルゴリズムである遺伝的アルゴリズム29に
より評価関数27を満足させるような最適制御規則表3
3を得る。
C (t) = sys (O (t)) (11) The control simulation is repeated based on this mathematical model, and the optimal control rule table 3 that satisfies the evaluation function 27 by the genetic algorithm 29 which is the optimal algorithm.
Get 3.

【0025】離散化された制御規則表の最適化、すなわ
ち組合せ最適化問題において、原理的には最適解が求め
られるが、多次元の制御規則表の最適化問題のような現
実の問題に適用すると、組合せの数が増大し、組合せの
数が飛躍的に増大すると計算不可能になる。そこで、準
最適解を効率よく求めることが必要であり、そのための
解決策としてヒューリスティック法とランダム法とがあ
る。
In the optimization of the discretized control rule table, that is, in the combinatorial optimization problem, an optimum solution is obtained in principle, but the present invention is applied to an actual problem such as a multidimensional control rule table optimization problem. Then, the number of combinations increases. If the number of combinations increases dramatically, calculation becomes impossible. Therefore, it is necessary to efficiently find a suboptimal solution, and there are a heuristic method and a random method as solutions for that.

【0026】ヒューリスティック法は、その問題を熟知
している計画者が問題固有の性質をフルに活用してアル
ゴリズムを構成するものであり、通常計算量は少ない
が、求められた解の最適性の補償はなく、解を評価する
手続きが必要である。
In the heuristic method, a planner who is familiar with the problem fully configures the algorithm by making full use of the inherent properties of the problem. Usually, the amount of calculation is small, but the optimality of the obtained solution is small. There is no compensation and a procedure to evaluate the solution is required.

【0027】一方、ランダム法は問題の性質を全く利用
せず、解を無作為に多数選択し、その中で評価関数値の
最小なものを準最適解とするものである。この方法はア
ルゴリズムが簡単で、十分時間さえかければ良い解が得
られる。
On the other hand, the random method does not use the nature of the problem at all, but selects a large number of solutions at random, and among them, the one with the smallest evaluation function value is used as a suboptimal solution. This method has a simple algorithm, and a good solution can be obtained if it takes enough time.

【0028】これに対して、図2に示した遺伝的アルゴ
リズム29(D.E.Goldberg:Generic Algorithm in Ser
ch,Optimization and Machine Learning ,Addison-We
sley(1989)参照)は、Holland らによって提唱された
自然解の適応過程を説明し、生物進化のメカニズムを模
擬する人工モデルであり、ヒューリスティック法とラン
ダム法の中間的な位置付けにあると考えられる。遺伝的
アルゴリズム29はランダム性をその解法の中に取り入
れていると同時に、解の構成方法や演算手続きに固有な
形を導入することができ、この両者を組み合わせること
により、大域的に良い解を効率的に探索するものであ
る。
In contrast, the genetic algorithm 29 (DEGoldberg: Generic Algorithm in Ser
ch, Optimization and Machine Learning, Addison-We
sley (1989)) describes an adaptation process of a natural solution proposed by Holland et al., and is an artificial model that simulates the mechanism of biological evolution, and is considered to be intermediate between heuristic and random methods. . The genetic algorithm 29 incorporates randomness into its solution, and at the same time, can introduce a unique form into the solution construction method and operation procedure. By combining both, a globally good solution can be obtained. Search efficiently.

【0029】次に、図3に示すフローチャートを参照し
て、遺伝的アルゴリズムの概念について詳細に説明す
る。なお、この図3は一般的に紹介されている遺伝的ア
ルゴリズムの基本的なフローチャートを示すものであ
り、図2に示した遺伝的アルゴリズム29の動作内容を
直接的に示すものではない。
Next, the concept of the genetic algorithm will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. Note that FIG. 3 shows a generally introduced genetic algorithm.
This shows the basic flowchart of the algorithm.
The operation of the genetic algorithm 29 shown in FIG.
It is not a direct indication.

【0030】遺伝的アルゴリズム29は、まず制御規則
表の遺伝子型を決定するための事象のモデル化を行う
(ステップ110)が、この事象のモデル化では、遺伝
子として計算機内部の記号列を使用し、各記号列にどの
ような数字、文字を割り当てるかを決定する。本実施例
の場合には、2次元の遺伝子を考え、制御規則表そのも
のを割り当てる。
The genetic algorithm 29 first has a control rule
The event for determining the genotype of the table is modeled (step 110). In this event modeling, a symbol string inside a computer is used as a gene, and what numbers and characters are assigned to each symbol string. Decide what to assign. In the case of this embodiment, a two-dimensional gene is considered, and the control rule table itself is assigned.

【0031】それから、事象のモデル化で決定した制御
規則表の遺伝子型に基づき、前記したD.E.Goldbergs著
の文献あるいは特開平5−120018号公報に記載されてい
るように、遺伝的アルゴリズムの初期の集団を作り出す
手法として用いられる、制御規則表を乱数で決める手段
により多数の個体からなる集団を発生させる(ステップ
120)。次に、交叉を行うが、これは遺伝子集団の中
から特定の遺伝子対を選び、その特定部位の入れ替えを
行って新たな個体を作り出す(ステップ130)。そし
て、遺伝子の特定部位をある確立で変化させるという突
然変異が行われる(ステップ140)。それから、個体
の評価を行うが、これは評価値の基準とするための評価
関数を決め、記号列から実際の対象へと対応付けを行う
(ステップ150)。この評価関数が実世界と記号列を
結び付ける最も重要な役割を果たす。そして、評価関数
による評価値に従い、後の世代に生き残れる個体を選
択するという淘汰が行われる(ステップ160)。そし
て再び交叉、突然変異を行うルーチンに送られ、以上の
ルーチンの繰り返し回数が所定値に達したときあるいは
制御規則表毎に計算された複数の評価値の総和に対する
評価が全て所定レベル以上に達したときを終了条件と
し、この終了条件になるまで繰り返すことにより(ステ
ップ170)、遺伝子集団のパフォーマンスを向上さ
せ、終了条件に達したとき、その時点の制御規則表の集
団から評価関数が最良のもの1つを抽出して最適な組合
せに対する解とする。なお、前記遺伝子集団の評価関数
値は、前記した個体の評価(ステップ150)を行う前
の段階で遺伝的アルゴリズムの操作とは別のルーチンで
遺伝子集団について1つずつ数式モデルによる制御シミ
ュレーションを行い評価関数値を計算している。
Then, the control determined by modeling the event
Based on the above genotypes in the rules table,
Or in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-120018.
Create an initial population of genetic algorithms, like
A method for determining a control rule table using random numbers used as a method
Generates a group consisting of a large number of individuals (step 120). Next, crossover is performed. In this case, a specific gene pair is selected from the gene population, and the specific site is replaced to create a new individual (step 130). Then, a mutation is performed in which a specific site of the gene is changed at a certain probability (step 140). Then, the individual is evaluated . In this case, an evaluation function to be used as a reference of the evaluation value is determined, and the symbol string is associated with an actual object (step 150). This evaluation function plays the most important role in connecting the symbol string with the real world. Then, according to the evaluation value based on the evaluation function value, selection is performed to select an individual that can survive in a later generation (step 160). Soshi
Again to the routine of crossover and mutation,
When the number of repetitions of the routine reaches a predetermined value or
For the sum of multiple evaluation values calculated for each control rule table
The termination condition is when all the evaluations reach a predetermined level or higher.
By repeating until the end condition is reached,
170), improve the performance of the gene population
When the termination condition is reached, the current
The best union with the best evaluation function extracted from the group
And the solution to The evaluation function of the gene population
The value is the value before performing the individual evaluation (step 150) described above.
In a separate routine from the operation of the genetic algorithm at the stage
Control stains of a gene population one by one using a mathematical model
And calculate the evaluation function value.

【0032】 また、上記遺伝的アルゴリズムを適用し
た図2の制御規則表最適化手段9では、遺伝的アルゴリ
ズム29により事象のモデル化で決定した制御規則表の
遺伝子型に基づき制御規則表31の初期の集団を生成さ
せ、生成されたこの制御規則表31の集団から1つずつ
数式モデル25に対し制御シミュレーションを行い、シ
ミュレーションの結果から設定温度到達までの室温の総
ハンチング量と設定温度到達までの圧縮機の駆動周波数
の総変動量を求め、前記室温の総ハンチング量を制御性
に関する評価値および前記駆動波数の総変動量を信頼性
と室内空間の快適性に関する評価値とし、これらの評価
値を含む複数の評価値の総和を計算する総和評価値計算
手段を用いた評価関数27を計算するステップと、この
評価関数値を計算した制御規則表の集団を、遺伝的アル
ゴリズム29により、遺伝子としての制御規則表の初期
の集団を生成する初期制御規則表生成ステップと、生成
された制御規則表の集団から1つずつ前記総和評価値計
算手段に入力して、制御規則表個体に対する評価値の総
和を求める制御規則表評価ステップと、前記評価値の総
和を基準として淘汰を実行し、淘汰によって選択した制
御制御規則表集団に対して、更に交叉、突然変異を実行
して新たな制御規則表集団を生成し、前記淘汰で選択し
た制御規則表集団とともに出力する次世代制御規則表生
成ステップと、次世代制御規則表生成ステップが終了し
た段階で、遺伝的アルゴリズムの終了条件を満たしてい
るかどうかを判定し、終了条件を満たしていない場合、
生成された次世代制御規則表について制御規則表評価ス
テップから実行し、終了条件を満たしている場合、次世
代制御規則表の集団を出力する終了条件判定ステップか
らなり、前記遺伝的アルゴリズムの終了後、出力された
制御規則表31の集団から評価値の総和が最良のもの1
つを抽出して最適制御規則表33とする。
Further , applying the genetic algorithm described above,
In the control rule table optimizing means 9 shown in FIG.
Of the control rule table determined by modeling the event
The initial population of the control rule table 31 was generated based on the genotype.
One by one from the group of the generated control rule table 31
A control simulation is performed on the mathematical model 25 to
The total room temperature from the simulation result to the set temperature
Hunting amount and compressor drive frequency until reaching set temperature
Of total hunting at room temperature
Reliability of the evaluation value and the total variation of the number of drive waves
And evaluation values for the comfort of the indoor space
Total evaluation value calculation that calculates the sum of multiple evaluation values including values
Calculating the evaluation function 27 using the means;
The population of the control rule table for which the evaluation function values have been calculated is
According to the algorithm 29, the initial stage of the control rule table as a gene
Generating an initial control rule table for generating a group of
The total evaluation value meter one by one from the group of the set control rule table
Input to the calculation means to calculate the total
A control rule table evaluation step for obtaining a sum;
Selection is performed based on the sum and the system selected by selection
Perform further crossovers and mutations on the control rule table group
To generate a new control rule table group, and select
Next generation control rule table output with the generated control rule table group
And the next-generation control rule table generation step are completed.
At the end of the genetic algorithm,
Judge whether or not the termination condition is satisfied.
Evaluation rules for the generated next-generation control rule table
Run from Tep, and if the end condition is met,
The end condition judgment step to output the group of the substitution control rule table
After the genetic algorithm,
The one with the best sum of the evaluation values from the group of the control rule table 31
One is extracted and used as the optimal control rule table 33.

【0033】この遺伝的アルゴリズムは、上述したよう
に、アルゴリズムが簡単であるため他の方法と比較し
て、大域的な最適解を効率よく探索することができる。
すなわち、準最適な制御規則表を効率よく得ることがで
きる。
As described above, since the genetic algorithm is simple, the global algorithm can be searched for more efficiently than other methods because the algorithm is simple.
That is, a sub-optimal control rule table can be efficiently obtained.

【0034】最適化アルゴリズムに使用される評価関数
は、少なくとも以下に説明する事項について考慮する。
また、これらの評価関数の模式図を図4に示す。
The evaluation function used in the optimization algorithm considers at least the matters described below.
FIG. 4 is a schematic diagram of these evaluation functions.

【0035】(1)制御性の良否を判定する評価関数と
して、
(1) As an evaluation function for determining whether controllability is good or bad,

【数6】 を定義する。(Equation 6) Is defined.

【0036】(2)被制御装置10の運転に必要とする
エネルギはほぼ操作量に比例すると考え、次の評価関数
(2) The energy required for the operation of the controlled device 10 is considered to be substantially proportional to the manipulated variable.

【数7】 を定義する。(Equation 7) Is defined.

【0037】(3)被制御装置10の信頼性は操作量の
変化量に逆比例すると考え、次の評価関数
(3) The reliability of the controlled device 10 is considered to be inversely proportional to the amount of change in the manipulated variable.

【数8】 を定義する。(Equation 8) Is defined.

【0038】また、その他の制御装置設計者が考慮した
い事柄を以上のように定義して、これらの任意個の評価
関数を
In addition, other matters that the control device designer wants to consider are defined as described above, and these arbitrary evaluation functions are defined as follows.

【数9】 のように1つの評価関数に統合して、このJが最小とな
るように制御規則表を遺伝的アルゴリズムのような最適
化アルゴリズムによって求める。なお、式(15)にお
いて、wi は正の重み係数であり、制御仕様の設計値か
ら得られるパラメータとして与えられる
(Equation 9) And the control rule table is determined by an optimization algorithm such as a genetic algorithm so as to minimize the J. In the equation (15), wi is Ri positive weight coefficient der, or the design value of the control specification
It is given as a parameter obtained from it .

【0039】以上のような複数の評価関数を考慮するこ
とにより、制御性、省エネ性、被制御装置の信頼性を満
足した制御装置の設計が容易に行える。
By considering the plurality of evaluation functions as described above, it is possible to easily design a control device that satisfies controllability, energy saving, and reliability of the controlled device.

【0040】上述したように、制御対象系、すなわち制
御対象21を数式モデル25で定義し、計算機で実現可
能な最適化アルゴリズムである遺伝的アルゴリズム29
等を使用することにより、人手では事実上不可能な自由
度の高い多次元の制御規則表の設計が容易に行える。そ
して、評価関数に被制御装置の制御性、省エネ性、信頼
性を考慮することにより、これらの条件を満足するよう
な制御器の設計を容易に行うことができ、この制御装置
を具備した製品はこれらの条件を満足すべく最適な運転
を行うことができる。
As described above, the control target system, that is, the control target 21 is defined by the mathematical model 25, and the genetic algorithm 29 which is an optimization algorithm which can be realized by a computer.
And the like, it is possible to easily design a multi-dimensional control rule table having a high degree of freedom, which is practically impossible by hand. By considering the controllability, energy saving, and reliability of the controlled device in the evaluation function, it is possible to easily design a controller that satisfies these conditions. Can perform optimal operation to satisfy these conditions.

【0041】図5は、本発明に係わる制御装置を有する
空気調和装置の構成を示すブロック図である。同図に示
す空気調和装置は、図1に示した実施例の制御装置を空
気調和装置として適用したものであり、前記設定制御量
入力手段1a ,1b ,・・・,1m に対応する設定温度
入力手段41、前記状態空間分割手段5に対応する状態
空間分割手段43、前記操作量設定手段7に対応する圧
縮機回転数決定手段45、前記制御規則表最適化手段9
に対応する制御規則表最適化手段47、前記被制御装置
10に対応する空気調和装置部49、および前記制御量
検出手段3a ,3b ,・・・,3m に対応する吸込温度
検出手段51から構成されている。
FIG. 5 has a control device according to the present invention .
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an air conditioner . The air conditioner shown in FIG. 3 is obtained by applying the control device of the embodiment shown in FIG. 1 as an air conditioner, and has a set temperature corresponding to the set control amount input means 1a, 1b,. Input means 41, state space dividing means 43 corresponding to the state space dividing means 5, compressor rotational speed determining means 45 corresponding to the operation amount setting means 7, control rule table optimizing means 9
, An air conditioner unit 49 corresponding to the controlled device 10, and a suction temperature detecting unit 51 corresponding to the control amount detecting units 3a, 3b,..., 3m. Have been.

【0042】図5に示す空気調和装置では、室内温度T
a を制御量とし、圧縮機の周波数Hzを操作量とし、こ
れにより室内温度Ta を周波数Hzによって制御し、室
内温度Ta が設定温度Ts になるように制御するもので
ある。
In the air conditioner shown in FIG.
the a and the control amount, the frequency Hz of the compressor and the operation amount, thereby the room temperature T a and controlled by the frequency Hz, and controls so that the indoor temperature T a becomes the set temperature T s.

【0043】図5では、ある時刻tにおける設定温度T
s (t)を設定温度入力手段41から状態空間分割手段
43に入力し、また吸込温度検出手段51によって室内
温度Ta を検出し、この検出した室内温度Ta を状態空
間分割手段43に入力するようになっている。
In FIG. 5, the set temperature T at a certain time t is shown.
s (t) is input from the set temperature input means 41 to the state space dividing means 43, also detects the room temperature T a by suction temperature detecting means 51, inputs the detected room temperature T a to the state space dividing means 43 It is supposed to.

【0044】そして、設定温度入力手段41から入力さ
れた設定温度Ts (t)と吸込温度検出手段51によっ
て検出された室内温度Ta に対して
[0044] Then, the indoor temperature T a sensed by the set temperature T s (t) and the suction temperature detecting means 51 which is input from the set temperature input means 41

【数10】 E(t)=Ta (t)−Ts (t) (16) ΔE(t)=Ta (t)−Ta (t−δ) (17) を定義する。但し、δはサンプリングタイムである。こ
れらのE(t)およびΔE(t)により環境状態を状態
空間分割手段43によって状態空間に次のように分類
し、時刻tにおける環境状態を定義する。
E (t) = T a (t) −T s (t) (16) ΔE (t) = T a (t) −T a (t−δ) (17) Here, δ is a sampling time. Based on these E (t) and ΔE (t), the environmental state is classified into the state space by the state space dividing means 43 as follows, and the environmental state at time t is defined.

【0045】[0045]

【数11】 式(18),(19)により定義された環境状態を入力
値として、圧縮機回転数決定手段45により空気調和装
置部49が具備する圧縮機の時刻(t+δ)における周
波数Hzを決定する。
[Equation 11] Using the environmental state defined by the equations (18) and (19) as an input value, the compressor rotation speed determining means 45 determines the frequency Hz of the compressor included in the air conditioner unit 49 at the time (t + δ).

【0046】圧縮機回転数決定手段45は、図6に示す
ように、{E’(t),ΔE’(t)}の2次元の制御
規則表であり、その要素は各々の環境状態に対応した操
作変化量ΔHz(E’(t),ΔE’(t))であり、
この制御規則表により時刻(t+δ)における操作量H
z(t+δ)は、
The compressor speed determination means 45 is a two-dimensional control rule table of {E ′ (t), ΔE ′ (t)}, as shown in FIG. The corresponding operation change amount ΔHz (E ′ (t), ΔE ′ (t)),
According to this control rule table, the manipulated variable H at time (t + δ)
z (t + δ) is

【数12】 Hz(t+δ)=Hz(t)+ΔHz(E’(t),ΔE’(t)) (20) で与えられる。(12) Hz (t + δ) = Hz (t) + ΔHz (E ′ (t), ΔE ′ (t)) (20)

【0047】この制御規則表は、制御性、省エネ性、圧
縮機信頼性、制御規則表の滑らかさを考慮した制御関数
を具備する制御規則表最適化手段47により設計された
ものである。
This control rule table is designed by the control rule table optimizing means 47 having a control function in consideration of controllability, energy saving, compressor reliability, and smoothness of the control rule table.

【0048】最適制御規則表を設計するための制御規則
表最適化手段47は、図7のその構成を詳細に示すよう
に、図2に示した制御規則表最適化手段9の制御対象2
1に対応した圧縮機周波数−吸込温度系61、制御対象
数式モデル化手段23に対応した数式による数式モデル
化手段63、数式モデル25に対応した数式モデル6
5、評価関数27に対応した評価関数67、遺伝的アル
ゴリズム29に対応した遺伝的アルゴリズム69、制御
規則表31に対応した制御規則表71、最適制御規則表
33に対応した最適制御規則表73から構成されてい
る。
The control rule table optimizing means 47 for designing the optimum control rule table is controlled by the control rule table optimizing means 9 shown in FIG.
1, a mathematical expression modeling means 63 based on a mathematical expression corresponding to the controlled object mathematical expression modeling means 23, and a mathematical expression model 6 corresponding to the mathematical expression model 25
5. Evaluation function 67 corresponding to evaluation function 27, genetic algorithm 69 corresponding to genetic algorithm 29, control rule table 71 corresponding to control rule table 31, and optimal control rule table 73 corresponding to optimal control rule table 33 It is configured.

【0049】図7の制御規則表最適化手段47では、制
御規則表71の集団から1つずつ制御シミュレーション
させて夫々の評価値を求めるため、まず数式モデル化手
段63によって制御対象となる圧縮機周波数−吸込温度
系61の数式モデルを構築する。このシステムの場合、
物理法則に基づくモデル化が困難であるので、線形モデ
ルと仮定して、M系列信号を入力して、最小二乗法にこ
のシステムを同定している(例えば、中溝高好:信号解
析とシステム同定、コロナ社、1988参照)。
[0049] In the control rule table optimization means 47 in FIG. 7, control
Control simulation one by one from the group of the rule table 71
In order to obtain the respective evaluation values, first, a mathematical expression model of the compressor frequency-suction temperature system 61 to be controlled is constructed by the mathematical expression modeling means 63. In this system,
Since it is difficult to model based on the laws of physics, assuming a linear model, an M-sequence signal is input and the system is identified by the least squares method (for example, Takayoshi Nakamizo: Signal Analysis and System Identification) Corona, 1988).

【0050】評価関数67は図8に示すような3種類の
因子を考慮している。まず、制御性は、「速く設定温度
に到達し、かつハンチングを生じないものがよい」とい
う考えから評価関数J1
The evaluation function 67 considers three types of factors as shown in FIG. First, as for the controllability, the evaluation function J 1 is set based on the idea that “the one that quickly reaches the set temperature and does not cause hunting is better”.

【数13】 のように定義する。(Equation 13) Is defined as

【0051】次に、空気調和装置の場合、圧縮機がその
消費電力の大半を占めているので、省エネ性を考慮し、
評価関数J2
Next, in the case of an air conditioner, the compressor occupies most of the power consumption.
Evaluation function J 2

【数14】 と定義する。[Equation 14] Is defined.

【0052】また、圧縮機の周波数変動が小さいものほ
ど、その信頼性およびユーザ快適感が向上するので、評
価関数J3
[0052] Further, as those frequency variation of the compressor is small, since the reliability and user comfort is improved, the evaluation function J 3

【数15】 のように定義する。(Equation 15) Is defined as

【0053】更に、制御規則表の滑らかさを考慮して、
評価関数J4
Further, considering the smoothness of the control rule table,
Evaluation function J 4

【数16】 のように定義する。但し、m,nは制御規則表の大きさ
を表している。
(Equation 16) Is defined as Here, m and n represent the size of the control rule table.

【0054】最後に、これらの評価関数J1 〜J4 Finally, these evaluation functions J 1 to J 4 are

【数17】 J=w1 1 +w2 2 +w3 3 +w4 4 (25) のように4つの評価関数を1つに統合して使用する。但
し、w1 〜w4 は正の重み係数である。
Equation 17] J = w 1 J 1 + w 2 J 2 + w 3 J 3 + w 4 J 4 (25) of the way to integrate the four evaluation function one uses. However, w 1 ~w 4 is a positive weighting factor.

【0055】図7の制御規則表最適化手段47では、図
2の制御規則表最適化手段9と同様に、空気調和装置に
おける圧縮機の駆動周波数の時間変化と空気調和装置の
吸込温度による室内温度の時間変化の関係を数式により
モデル化した数式モデルと任意の制御規則表を用いた制
御シミュレーションを行い、シミュレーションの結果か
ら設定温度到達までの室温の総ハンチング量と設定温度
到達までの圧縮機の駆動周波数の総変動量を求め、前記
室温の総ハンチング量を制御性に関する評価値および前
記駆動波数の総変動量を信頼性と室内空間の快適性に関
する評価値とし、これらの評価値を含む複数の評価値の
総和を計算する総和評価値計算手段を用いた遺伝的アル
ゴリズムと最適制御規則表抽出ステップを有し、前記遺
伝的アルゴリズムは、遺伝子としての制御規則表の初期
の集団を生成する初期制御規則表生成ステップ、生成さ
れた制御規則表の集団から1つずつ前記総和評価値計算
手段に入力して、制御規則表個体に対する評価値の総和
を求める制御規則表評価ステップ、前記評価値の総和を
基準として淘汰を実行し、淘汰によって選択した制御規
則表集団に対して、更に交叉、突然変異を実行して新た
な制御規則表集団を生成し、前記淘汰で選択した制御規
則表集団とともに出力する次世代制御規則表生成ステッ
プ、次世代制御規則表生成ステップが終了した段階で、
遺伝的アルゴリズムの終了条件を満たしているかどうか
を判定し、終了条件を満たしていない場合、生成された
次世代制御規則表について再び制御規則表評価ステップ
から実行し、終了条件を満たしている場合、次世代制御
規則表の集団を出力する終了条件判定ステップを実行
し、前記遺伝的アルゴリズムの終了後、出力された制御
規則表の集団から評価値の総和が最良のもの1つを抽出
する前記最適制御規則表抽出ステップを実行し、この1
つを最適制御規則表73とする。
The control rule table optimizing means 47 shown in FIG.
Like the control rule table optimizing means 9 of 2, the air conditioner
Change of compressor drive frequency in air conditioner
The relationship of the time change of the room temperature due to the suction temperature
Control using a modeled mathematical model and an arbitrary control rule table
Perform a simulation and check if the
Hunting amount from room temperature to set temperature and set temperature
Determine the total variation of the drive frequency of the compressor until the arrival,
Evaluation value for controllability of total hunting amount at room temperature and before
The total fluctuation of the driving wave number is related to the reliability and the comfort of the indoor space.
Of multiple evaluation values including these evaluation values
Genetic algorithm using sum evaluation value calculation means to calculate sum
Algorithm and an optimal control rule table extracting step.
The tradition algorithm is the initial of the control rule table as a gene.
Initial control rule table generating step for generating a group of
Calculating the total evaluation value one by one from the group of the set control rule tables
Input to the means and sum of the evaluation values for the control rule table individual
Control rule table evaluation step for obtaining the sum of the evaluation values
Perform selection as a criterion and select the control rule selected by selection.
Crossover and mutation are further performed on the rule table group to
Generates a simple control rule table group, and selects the control rules selected in the selection.
Next-generation control rule table generation step output with the rule table group
When the next generation control rule table generation step is completed,
Whether the termination condition of the genetic algorithm is satisfied
Is determined, and if the termination condition is not satisfied,
Control rule table evaluation step again for next-generation control rule table
From next generation, and if the termination condition is met, next-generation control
Execute the end condition judgment step to output the rule table group
Then, after the genetic algorithm is finished, the output control
Extract the one with the best sum of the evaluation values from the rule table group
Executing the optimal control rule table extracting step,
One is the optimal control rule table 73.

【0056】図9は従来方法の人手により設計した制御
規則表による制御シミュレーション結果を示し、図10
は本発明により設計した制御規則表による制御シミュレ
ーション結果を示す。両者を比較すると明らかなよう
に、制御性、省エネ性、信頼性の面で明らかに制御装置
の性能が向上していることがわかる。なお、以上の実施
例では、制御装置および空気調和装置に、制御規則表最
適化手段が組み込まれ、装置自体が制御規則表を最適設
計して、その最適設計された制御規則表により制御を行
う構成となっている。他の実施例として、制御規則表最
適化手段を制御装置または空気調和装置と切り離し、制
御規則表最適化手段で最適化された制御規則表を制御装
置または空気調和装置に組み込み、この組み込まれた最
適制御規則表によって制御を行う構成とすることもでき
る。
FIG. 9 shows a control simulation result based on a control rule table designed manually by the conventional method.
Shows a control simulation result based on the control rule table designed according to the present invention. As is clear from comparison between the two, it is apparent that the performance of the control device is clearly improved in terms of controllability, energy saving, and reliability. The above implementation
In the example, the control device and the air conditioner
Optimization means are incorporated, and the equipment itself sets the control rule table optimally.
Control based on the optimally designed control rule table.
Configuration. As another embodiment, the control rule table
Disconnect the optimization means from the control device or air conditioner and
Control rule table optimized by control table optimization means
Installed in an air conditioner or
It can be configured to control according to the appropriate control rule table.
You.

【0057】上述したように、複雑な制御規則を実現で
きるような制御規則表を計算機による制御シミュレーシ
ョンと高効率な最適化手法として知られる遺伝的アルゴ
リズムによって制御性、省エネ性、圧縮機信頼性(ユー
ザ快適感)を考慮した制御装置、すなわち空気調和装置
を設計することができる。そして、実機試験および人手
による試行錯誤を必要とせず、制御性、省エネ性、圧縮
機信頼性を考慮した空気調和装置の設計を短時間で容易
に行うことができる。また、この空気調和装置は省エネ
性を確保しつつ使用者に快適な空間を提供することがで
きる。
As described above, the control rules, which can realize complicated control rules, are controlled by computer simulation and the genetic algorithm known as a high-efficiency optimization method is used for controllability, energy saving, and compressor reliability ( It is possible to design a control device, that is, an air conditioner that takes into account the user's comfort. Further, it is possible to easily and quickly design an air conditioner in consideration of controllability, energy saving, and compressor reliability without the need for actual machine tests and manual trial and error. In addition, this air conditioner can provide a comfortable space to the user while ensuring energy saving.

【0058】[0058]

【発明の効果】 以上説明したように、本発明の請求項
1によれば、制御規則表を最適化する最適化手段の評価
値として、制御性と信頼性と室内空間の快適性との複数
の評価関数を用いているので、ユーザの快適性を満足さ
せうる空気調和装置の制御装置に組み込まれる制御規則
表を短時間かつ容易に設計することが出来ると共に、制
御規則表最適化手段によって生成された結果が、そのま
ま最適な制御規則表として製品に実装することができ
る。また、本発明では、複数の制御対象を評価する評価
関数の重み係数として、制御仕様の設計値から得られる
パラメータを与えるだけで最適な制御規則表を生成する
ので、人手によるチューニングの煩わしさを解消できる
とともに、広大な空間を有する制御規則表や人手では設
することが難しい制御規則表を容易に設計することが
できる。また、本発明の請求項2によれば、ユーザの快
適性及び省エネ性という相反する条件について、両者を
満足する最適な制御規則表を組み込んだ制御装置を備え
空気調和装置を容易に設計することができる。
As described above, according to the present invention,
According to 1, evaluation of optimization means to optimize the control rule table
The values are controllability and reliability and the comfort of indoor space.
Satisfaction of the user's comfort by using the evaluation function of
Control rules incorporated in the control device of the air-conditioning system
Tables can be designed quickly and easily, and
The results generated by the rule table optimizer are
It can be implemented in products as an optimal control rule table.
You. According to the present invention, an evaluation for evaluating a plurality of control targets is performed.
Obtained from the design value of the control specification as a function weighting factor
Generate optimal control rule table just by giving parameters
Therefore, the trouble of manual tuning can be eliminated, and a control rule table having a large space or a control rule table which is difficult to design manually can be easily designed. According to claim 2 of the present invention, the user's comfort
For the conflicting conditions of suitability and energy saving,
Equipped with a control device incorporating the optimal control rule table
The air conditioner can be easily designed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係わる制御装置の構成を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した制御装置に使用されている制御規
則表最適化手段の詳細な構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a control rule table optimizing means used in the control device shown in FIG.

【図3】図2の制御規則表最適化手段に使用されている
遺伝的アルゴリズムの作用を示すフローチャートであ
る。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of a genetic algorithm used in the control rule table optimizing means of FIG. 2;

【図4】図2の制御規則表最適化手段に使用されている
評価関数の模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of an evaluation function used in the control rule table optimizing means of FIG. 2;

【図5】本発明に係わる制御装置を有する空気調和装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an air conditioner having a control device according to the present invention.

【図6】図5の空気調和装置に使用されている圧縮機回
転数決定手段を構成する制御規則表を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a control rule table constituting a compressor rotation speed determining means used in the air conditioner of FIG. 5;

【図7】図5の空気調和装置に使用されている制御規則
表最適化手段の構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a control rule table optimizing means used in the air conditioner of FIG.

【図8】図7の制御規則表最適化手段に使用されている
評価関数の模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of an evaluation function used in the control rule table optimizing means of FIG. 7;

【図9】従来方法の人手により設計した制御規則表によ
る制御シミュレーション結果を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a control simulation result based on a manually designed control rule table according to a conventional method.

【図10】本発明により設計した制御規則表による制御
シミュレーション結果を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a control simulation result based on a control rule table designed according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

a ,1b ,・・・,1m 設定制御量入力手段 3a ,3b ,・・・,3m 制御量検出手段 5 状態空間分割手段 7 操作量決定手段 9 制御規則表最適化手段 10 被制御装置 21 制御対象 23 制御対象数式モデル化手段 25 数式モデル 27 評価関数 29 遺伝的アルゴリズム 31 制御規則表 1a , 1b ,..., 1m setting control amount input means 3a , 3b ,..., 3m control amount detecting means 5 state space dividing means 7 operation amount determining means 9 control rule table optimizing means Reference Signs List 10 controlled device 21 controlled object 23 controlled object mathematical expression modeling means 25 mathematical expression model 27 evaluation function 29 genetic algorithm 31 control rule table

フロントページの続き 合議体 審判長 徳永 民雄 審判官 石川 正二 審判官 村上 友幸 (56)参考文献 特開 平5−120018(JP,A) National Techical Report,Vol.37,No.6 P639−P.645「ニーロ制御エアコン −ニューラルネットワークによる快適制 御」 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 11/02 G06N 3/00 Continuation of the front page Judge Chief Tamio Tokunaga Judge Shoji Ishikawa Judge Judge Tomoyuki Murakami (56) References JP-A-5-120018 (JP, A) National Technical Report, Vol. 37, No. 6 P639-P. 645 "Neiro Control Air Conditioner-Comfort Control by Neural Network" (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F24F 11/02 G06N 3/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被制御装置である空気調和装置部に対す
る設定温度と室内温度とを比較し、室内温度と設定温度
との差および該差の変化を軸とし、圧縮機の駆動周波数
の操作変化量を各要素とする2次元の制御規則表を用い
圧縮機の駆動周波数を制御するための空気調和装置
の最適制御規則表設計方法であって、前記最適制御規則
表設計方法は、空気調和装置部における圧縮機の駆動周
波数の時間変化と室内温度の時間変化の関係を数式によ
りモデル化した数式モデルと任意の制御規則表を用いた
制御シミュレーションを行い、シミュレーションの結果
から設定温度到達までの室温の総ハンチング量と設定温
度到達までの圧縮機の駆動周波数の総変動量を求め、前
記室温の総ハンチング量を制御性に関する評価値および
前記駆動波数の総変動量を信頼性と室内空間の快適性に
関する評価値とし、これらの評価値を含む複数の評価値
の総和を計算する総和評価値計算手段を用いた遺伝的ア
ルゴリズムと最適制御規則表抽出ステップを有し、前記
遺伝的アルゴリズムは、遺伝子としての制御規則表の初
期の集団を生成する初期制御規則表生成ステップと、生
成された制御規則表の集団から1つずつ前記総和評価値
計算手段に入力して、制御規則表個体に対する評価値の
総和を求める制御規則表評価ステップと、前記評価値の
総和を基準として淘汰を実行し、淘汰によって選択した
制御規則表集団に対して、更に交叉、突然変異を実行し
て新たな制御規則表集団を生成し、前記淘汰で選択した
制御規則表集団とともに出力する次世代制御規則表生成
ステップと、次世代制御規則表生成ステップが終了した
段階で、遺伝的アルゴリズムの終了条件を満たしている
かどうかを判定し、終了条件を満たしていない場合、生
成された次世代制御規則表について制御規則表評価ステ
ップから実行し、終了条件を満たしている場合、次世代
制御規則表の集団を出力する終了条件判定ステップから
なるものであり、前記最適制御規則表抽出ステップは、
前記遺伝的アルゴリズムの終了後、出力された制御規則
表の集団から評価値の総和が最良のもの1つを抽出する
ものであることを特徴とする空気調和装置の最適制御規
則表設計方法。
1. An air conditioner unit which is a controlled device.
The set temperature and the room temperature, and compare the room temperature and the set temperature.
And the change in the difference, the driving frequency of the compressor
Using a two-dimensional control rule table with each operation change amount as an element
Te, air conditioner for controlling the driving frequency of the compressor
The optimal control rule table design method, wherein the optimal control rule
The table design method is based on the driving cycle of the compressor in the air conditioner unit.
The relationship between the time change of the wave number and the time change of the room temperature is expressed by an equation.
Using a mathematical model and an arbitrary control rule table
Perform a control simulation and the simulation results
Total hunting amount from room temperature to set temperature and set temperature
The total amount of change in the drive frequency of the compressor until the temperature reaches
Evaluation value for controllability of total hunting amount at the room temperature and
The total fluctuation amount of the driving wave number is used for reliability and comfort of indoor space.
Multiple evaluation values including these evaluation values
Genetic algorithm using the sum evaluation value calculation means for calculating the sum of
Algorithm and an optimal control rule table extracting step,
Genetic algorithms are the first in the control rules table for genes.
Generating an initial control rule table for generating a group of
The total evaluation value one by one from the group of the generated control rule table
Input to the calculation means and calculate the evaluation value
A control rule table evaluation step for obtaining a sum;
Selection was performed based on the summation and selected by selection
Perform further crossover and mutation on the control rule table group.
Generated a new control rule table group and selected it in the selection
Generation of next-generation control rule table output together with control rule table group
Step and next generation control rule table generation step are completed
At the stage, the termination condition of the genetic algorithm is satisfied
Judge whether the end condition is not satisfied.
The control rule table evaluation step
The next generation
From the end condition judgment step that outputs the group of the control rule table
Wherein the optimal control rule table extracting step comprises:
After the end of the genetic algorithm, the output control rules
Extract the one with the best sum of the evaluation values from the group of the table
Optimal control rules for air-conditioning equipment
Rule table design method.
【請求項2】 前記制御規則表を評価するために、さら
に、空気調和機の消費電力と比例関係にある圧縮機の駆
動周波数の時間変化から求められる消費電力量を 省エネ
性に関する評価値としたことを特徴とする請求項1記載
の空気調和装置の最適制御規則表設計方法。
2. The method according to claim 1 , further comprising the step of:
In addition, the compressor drive, which is proportional to the power consumption of the air conditioner,
Saves energy consumption from time-dependent changes in operating frequency
2. An evaluation value regarding the performance.
Design method of optimal control rule table for air conditioners in Japan.
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