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JP6706197B2 - Heat exchange system, controller, and method for constructing neural network - Google Patents

Heat exchange system, controller, and method for constructing neural network Download PDF

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JP6706197B2 JP2016254406A JP2016254406A JP6706197B2 JP 6706197 B2 JP6706197 B2 JP 6706197B2 JP 2016254406 A JP2016254406 A JP 2016254406A JP 2016254406 A JP2016254406 A JP 2016254406A JP 6706197 B2 JP6706197 B2 JP 6706197B2
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Description

本発明は、熱交換システム、コントローラ、及び、ニューラルネットワークの構築方法に関する。 The present invention relates to a heat exchange system, a controller, and a method for constructing a neural network.

例えば、特許文献1には、冷凍サイクルの違いによる運転特性を学習するニューラルネットワークと、該ニューラルネットワークの学習結果に基づいて空調機の運転制御を行う制御手段とを有することを特徴とする空調制御装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 has an air conditioning control characterized by having a neural network that learns operating characteristics due to differences in refrigeration cycles, and a control unit that performs operation control of an air conditioner based on the learning result of the neural network. A device is disclosed.

特開平5−10568号公報JP-A-5-10568

上記空調制御装置では、熱交換前の空気(流体)の温度変動(物理量の変動)が空調機の運転制御(熱交換)に悪影響を及ぼすことがある。 In the above air conditioning control device, the temperature fluctuation (physical quantity fluctuation) of the air (fluid) before heat exchange may adversely affect the operation control (heat exchange) of the air conditioner.

本発明は、物理量の変動による熱交換への悪影響を軽減した熱交換システム、物理量の変動による熱交換への悪影響を軽減したコントローラ、及び、物理量の変動による熱交換への悪影響を軽減したニューラルネットワークの構築方法を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a heat exchange system that reduces adverse effects on heat exchange due to changes in physical quantities, a controller that reduces adverse effects on heat exchange due to changes in physical quantities, and a neural network that reduces adverse effects on heat exchange due to changes in physical quantities. The purpose is to provide a construction method of.

(1)上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る熱交換システムは、
熱媒体(例えば、冷媒)を用いた熱交換を行う熱交換システム(例えば、熱交換システム100)であって、
前記熱媒体の流量を調整することで前記熱交換を制御する調整装置(例えば、インバータ102)と、
前記流量に応じて変化する第1物理量(例えば、吹出空気温度)と目標値(例えば、吹出空気温度設定値)との偏差が0になるように前記調整装置に操作量を出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部(例えば、PID制御部11)と、
前記熱交換(例えば、PID制御部11による熱交換後の流体の温度の制御)に影響を与える第2物理量(例えば、吸込空気温度)の変動を表す値(例えば、現在値、1階微分値及び2階微分値)を含む入力値が入力され、当該入力値に基づいて前記調整装置を制御する機械学習部(例えば、操作量を出力するニューラルネットワーク15)であって、前記偏差又は前記操作量を教師信号として当該偏差又は当該操作量を小さくする学習を行う機械学習部(例えば、前記偏差又は前記操作量を0にする学習を行うニューラルネットワーク15)と、
を備える熱交換システムである。
(1) In order to achieve the above object, the heat exchange system according to the first aspect of the present invention comprises:
A heat exchange system (for example, a heat exchange system 100) that performs heat exchange using a heat medium (for example, a refrigerant),
An adjusting device (for example, an inverter 102) that controls the heat exchange by adjusting the flow rate of the heat medium,
Feedback control for outputting a manipulated variable to the adjustment device so that the deviation between the first physical quantity (for example, the blown air temperature) that changes according to the flow rate and the target value (for example, the blown air temperature set value) becomes zero. A feedback control unit (for example, the PID control unit 11) to perform,
A value (for example, a current value, a first-order differential value) representing a change in the second physical quantity (for example, intake air temperature) that affects the heat exchange (for example, control of the temperature of the fluid after the heat exchange by the PID control unit 11). And a second-order differential value), and a machine learning unit (for example, a neural network 15 that outputs an operation amount) that controls the adjustment device based on the input value, and the deviation or the operation. A machine learning unit (for example, a neural network 15 that performs learning to reduce the deviation or the manipulated variable to 0) using the amount as a teacher signal to reduce the deviation or the manipulated variable.
Is a heat exchange system including.

(2)上記(1)の熱交換システムにおいて、
前記入力値は、前記第2物理量の時間変化の1階微分値及び2階微分値を含む、
ようにしてもよい。
(2) In the heat exchange system of (1) above,
The input value includes a first-order differential value and a second-order differential value of the time change of the second physical quantity,
You may do it.

(3)上記(1)又は(2)の熱交換システムにおいて、
前記第2物理量の変動は、前記熱交換の前の流体(例えば、熱交換で温度を変化させる対象の空気等)の温度の変動である、
ようにしてもよい。
(3) In the heat exchange system according to (1) or (2) above,
The fluctuation of the second physical quantity is a fluctuation of the temperature of the fluid before the heat exchange (for example, the air whose temperature is to be changed by the heat exchange).
You may do it.

(4)上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係るコントローラは、
熱交換に使用される熱媒体の流量を調整することで前記熱交換を制御する調整装置(例えば、インバータ102)を制御するコントローラ(例えば、コントローラ120)であって、
前記流量に応じて変化する第1物理量(例えば、吹出空気温度)と目標値(例えば、吹出空気温度設定値)との偏差が0になるように前記調整装置に操作量を出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部(例えば、PID制御部11)と、
前記熱交換(例えば、PID制御部11による熱交換後の流体の温度の制御)に影響を与える第2物理量(例えば、吸込空気温度)の変動を表す値(例えば、現在値、1階微分値及び2階微分値)を含む入力値が入力され、当該入力値に基づいて前記調整装置を制御する機械学習部(例えば、操作量を出力するニューラルネットワーク15)であって、前記偏差又は前記操作量を教師信号として当該偏差又は当該操作量を小さくする学習を行う機械学習部(例えば、前記偏差又は前記操作量を0にする学習を行うニューラルネットワーク15)と、
を備えるコントローラである。
(4) In order to achieve the above object, the controller according to the second aspect of the present invention is
A controller (for example, a controller 120) that controls an adjusting device (for example, an inverter 102) that controls the heat exchange by adjusting a flow rate of a heat medium used for heat exchange,
Feedback control for outputting a manipulated variable to the adjustment device so that the deviation between the first physical quantity (for example, the blown air temperature) that changes according to the flow rate and the target value (for example, the blown air temperature set value) becomes zero. A feedback control unit (for example, the PID control unit 11) to perform,
A value (for example, a current value, a first-order differential value) representing a change in the second physical quantity (for example, intake air temperature) that affects the heat exchange (for example, control of the temperature of the fluid after the heat exchange by the PID control unit 11). And a second-order differential value), and a machine learning unit (for example, a neural network 15 that outputs an operation amount) that controls the adjustment device based on the input value, and the deviation or the operation. A machine learning unit that performs learning to reduce the deviation or the operation amount by using the amount as a teaching signal (for example, a neural network 15 that performs learning to set the deviation or the operation amount to 0),
Is a controller equipped with.

(5)上記目的を達成するため、本発明の第3の観点に係るニューラルネットワークの構築方法は、
熱交換に使用される熱媒体の流量を調整することで前記熱交換を制御する調整装置(例えば、インバータ102)を制御するニューラルネットワークの構築方法(例えば、ニューラルネットワーク15の生産方法)であって、
前記流量に応じて変化する第1物理量(例えば、吹出空気温度)と目標値(例えば、吹出空気温度設定値)との偏差が0になるように前記調整装置に操作量を出力するフィードバック制御における前記偏差又は前記操作量を教師信号として当該偏差又は当該操作量を小さくする学習を前記ニューラルネットワーク(例えば、前記偏差又は前記操作量を0にする学習を行うニューラルネットワーク15)に行わせるステップを備え、
前記ニューラルネットワークは、前記熱交換(例えば、PID制御部11による熱交換後の流体の温度の制御)に影響を与える第2物理量(例えば、吸込空気温度)の変動を表す値(例えば、現在値、1階微分値及び2階微分値)を含む入力値が入力され、当該入力値に基づいて前記調整装置を制御する(例えば、操作量を出力する)、
ニューラルネットワークの構築方法である。
(5) In order to achieve the above object, a method for constructing a neural network according to a third aspect of the present invention is
A method for constructing a neural network (for example, a method for producing a neural network 15) that controls an adjusting device (for example, an inverter 102) that controls the heat exchange by adjusting the flow rate of a heat medium used for heat exchange. ,
In feedback control that outputs an operation amount to the adjustment device so that a deviation between a first physical amount (for example, blown air temperature) that changes according to the flow rate and a target value (for example, a blown air temperature set value) becomes zero. A step of causing the neural network (for example, a neural network 15 for learning to set the deviation or the operation amount to 0) to perform learning for reducing the deviation or the operation amount using the deviation or the operation amount as a teacher signal. ,
The neural network has a value (for example, a current value) that represents a change in a second physical quantity (for example, intake air temperature) that affects the heat exchange (for example, control of the temperature of the fluid after the heat exchange by the PID control unit 11). An input value including a first-order differential value and a second-order differential value) is input, and the adjusting device is controlled based on the input value (for example, an operation amount is output),
This is a method of constructing a neural network.

本発明によれば、物理量の変動による熱交換への悪影響を軽減できる。 According to the present invention, it is possible to reduce adverse effects on heat exchange due to fluctuations in physical quantities.

本発明の一実施の形態に係る熱交換システムの構成図である。It is a block diagram of the heat exchange system which concerns on one embodiment of this invention. 図1のコントローラの一部を示すブロック図の一例である。It is an example of a block diagram showing a part of the controller of FIG. ニューラルネットワークの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a neural network. (A)吸込空気温度の変動推移(時間変化)を示す図である。(B)は、(A)の変動推移を熱交換システムに与えたとき、かつ、ニューラルネットワークを使用しなかったときの空気吹出温度の推移を示す図である。(C)は、(A)の変動推移を熱交換システムに与えたとき、かつ、ニューラルネットワークを使用したときの空気吹出温度の推移を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation transition (time change) of (A) suction air temperature. (B) is a figure which shows the transition of the air blowing temperature when the variation transition of (A) is given to a heat exchange system, and when a neural network is not used. (C) is a figure which shows the transition of the air blowing temperature when the change transition of (A) is given to a heat exchange system, and when a neural network is used.

[熱交換システム100]
本発明の一実施形態に係る熱交換システム100は、冷却対象の部屋を冷却(冷房)する直膨式冷却装置として構成されている。
[Heat exchange system 100]
The heat exchange system 100 according to the embodiment of the present invention is configured as a direct expansion type cooling device that cools (cools) a room to be cooled.

熱交換システム100は、図1に示すように、循環経路L1と、圧縮機101と、インバータ102と、凝縮器103と、冷却水路104と、冷却水流量調整弁105と、電子膨張弁106と、送風機107と、蒸発器108と、操作部112と、コントローラ120と、圧力センサSP1〜SP2と、温度センサST1〜ST3と、を備える。 As shown in FIG. 1, the heat exchange system 100 includes a circulation path L1, a compressor 101, an inverter 102, a condenser 103, a cooling water passage 104, a cooling water flow rate adjusting valve 105, and an electronic expansion valve 106. The fan 107, the evaporator 108, the operation unit 112, the controller 120, the pressure sensors SP1 to SP2, and the temperature sensors ST1 to ST3 are provided.

また、熱交換システム100は、概略、室外機Y及び室内機Zにより構成されている。室外機Yには、圧縮機101、インバータ102などが搭載され、室内機Zには、送風機107、蒸発器108などが搭載されている。室内機Zは、室内機Zの周囲の空気を吸い込む吸込口Z1と、室内機Zで冷却した空気を吹き出す吹出口Z2と、を備える。 Further, the heat exchange system 100 is generally configured by an outdoor unit Y and an indoor unit Z. The outdoor unit Y is equipped with a compressor 101, an inverter 102 and the like, and the indoor unit Z is equipped with a blower 107, an evaporator 108 and the like. The indoor unit Z includes a suction port Z1 that sucks air around the indoor unit Z and a blowout port Z2 that blows out the air cooled by the indoor unit Z.

循環経路L1は、冷媒を循環させる経路である。循環経路L1の途中には、圧縮機101と、凝縮器103と、電子膨張弁106と、蒸発器108と、が配置されている。 The circulation path L1 is a path for circulating the refrigerant. A compressor 101, a condenser 103, an electronic expansion valve 106, and an evaporator 108 are arranged in the middle of the circulation path L1.

圧縮機101は、循環経路L1を流れる冷媒(蒸気)を高温高圧に圧縮する。圧縮機101は、冷媒を循環させる機能も備える。圧縮機101は、モータにより冷媒を圧縮する。 The compressor 101 compresses the refrigerant (vapor) flowing through the circulation path L1 into high temperature and high pressure. The compressor 101 also has a function of circulating a refrigerant. The compressor 101 uses a motor to compress the refrigerant.

インバータ102は、圧縮機101の出力(圧縮機101から吐出される冷媒の流量)を調整する。インバータ102は、圧縮機101のモータの回転数を調整することにより、圧縮機101の出力を調整する。 The inverter 102 adjusts the output of the compressor 101 (the flow rate of the refrigerant discharged from the compressor 101). The inverter 102 adjusts the output of the compressor 101 by adjusting the rotation speed of the motor of the compressor 101.

凝縮器103は、圧縮機101により圧縮された冷媒を凝縮(冷却して液化)させる。凝縮器103の内部には、冷却水が流れる冷却水路104が通っており、冷却水路104を通る冷却水により冷媒を凝縮させる。 The condenser 103 condenses (cools and liquefies) the refrigerant compressed by the compressor 101. A cooling water passage 104 through which cooling water flows passes through the inside of the condenser 103, and the cooling water passing through the cooling water passage 104 condenses the refrigerant.

冷却水流量調整弁105は、冷却水路104の途中に配置され、その開度により、冷却水路104を流れる冷却水の流量を調整する。 The cooling water flow rate adjusting valve 105 is arranged in the middle of the cooling water channel 104, and adjusts the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water channel 104 by the opening thereof.

凝縮器103の出口(凝縮された冷媒の出口)の近傍には、圧力センサSP1が設けられている。圧力センサSP1は、凝縮器103により凝縮された冷媒の圧力(凝縮圧力ともいう。)を電気信号に変換し、変換した電気信号(凝縮圧力(圧力値)を示す信号)をコントローラ120に供給する。このようにして、圧力センサSP1は、凝縮圧力を検出し、検出した凝縮圧力(圧力値)をコントローラ120に供給する。 A pressure sensor SP1 is provided near the outlet of the condenser 103 (the outlet of the condensed refrigerant). The pressure sensor SP1 converts the pressure of the refrigerant condensed by the condenser 103 (also referred to as condensation pressure) into an electric signal, and supplies the converted electric signal (a signal indicating the condensation pressure (pressure value)) to the controller 120. .. In this way, the pressure sensor SP1 detects the condensation pressure and supplies the detected condensation pressure (pressure value) to the controller 120.

電子膨張弁106は、その開度に応じて、凝縮器103により凝縮された冷媒の流量を調整し当該冷媒を急激に減圧させる。この圧力低下により、冷媒の温度も下がる。 The electronic expansion valve 106 adjusts the flow rate of the refrigerant condensed by the condenser 103 according to the opening degree thereof to rapidly reduce the pressure of the refrigerant. Due to this pressure decrease, the temperature of the refrigerant also decreases.

送風機107は、冷房対象の部屋の空気を蒸発器108に送風する。 The blower 107 blows the air in the room to be cooled to the evaporator 108.

蒸発器108は、電子膨張弁106により低温低圧化された冷媒を蒸発させる。蒸発器108による冷媒の蒸発は、送風機107により送風される空気から熱を奪う。つまり、蒸発器108は、送風される空気と、蒸発する冷媒と、で熱交換を行い、当該空気を冷却する。 The evaporator 108 evaporates the refrigerant whose temperature and pressure have been reduced by the electronic expansion valve 106. The evaporation of the refrigerant by the evaporator 108 removes heat from the air blown by the blower 107. That is, the evaporator 108 exchanges heat between the air that is blown and the refrigerant that evaporates, and cools the air.

送風機107及び蒸発器108は、室内機Zに搭載されている。送風機107の動作により、冷房対象の部屋の吸込口Z1付近の空気が吸込口Z1から室内機Z内に吸い込まれ、吸い込まれた空気が蒸発器108で冷却され、冷却された空気が吹出口Z2から吹き出されて冷房対象の部屋に供給される。これにより、冷房対象の部屋が冷房される。 The blower 107 and the evaporator 108 are mounted on the indoor unit Z. By the operation of the blower 107, the air in the vicinity of the suction port Z1 of the room to be cooled is sucked into the indoor unit Z from the suction port Z1, the sucked air is cooled by the evaporator 108, and the cooled air is blown out at the outlet Z2. Is blown out from and is supplied to the room to be cooled. As a result, the room to be cooled is cooled.

吸込口Z1近傍には温度センサST1が設けられている。温度センサST1は、吸込口Z1付近の温度(吸込空気温度ともいう。)を電気信号に変換し、変換した電気信号(吸込空気温度(温度値)を示す信号)をコントローラ120に供給する。このようにして、温度センサST1は、吸込空気温度を検出し、検出した吸込空気温度(温度値)をコントローラ120に供給する。送風機107が動作しているときの吸込空気温度は、吸込口Z1から吸い込まれた空気(冷却前の空気)の温度である。 A temperature sensor ST1 is provided near the suction port Z1. The temperature sensor ST1 converts the temperature near the suction port Z1 (also referred to as suction air temperature) into an electric signal, and supplies the converted electric signal (a signal indicating the suction air temperature (temperature value)) to the controller 120. In this way, the temperature sensor ST1 detects the intake air temperature and supplies the detected intake air temperature (temperature value) to the controller 120. The suction air temperature when the blower 107 is operating is the temperature of the air sucked from the suction port Z1 (air before cooling).

吹出口Z2近傍には温度センサST2が設けられている。温度センサST2は、吹出口Z2付近の温度(吹出空気温度ともいう。)を電気信号に変換し、変換した電気信号(吹出空気温度(温度値)を示す信号)をコントローラ120に供給する。このようにして、温度センサST2は、吹出空気温度を検出し、検出した吹出空気温度(温度値)をコントローラ120に供給する。送風機107が動作しているときの吹出空気温度は、蒸発器108により冷却されたあとの空気(吹出口Z2から吹き出す空気)の温度ともいえる。 A temperature sensor ST2 is provided near the outlet Z2. The temperature sensor ST2 converts the temperature near the outlet Z2 (also referred to as blowout air temperature) into an electric signal, and supplies the converted electric signal (a signal indicating the blowout air temperature (temperature value)) to the controller 120. In this way, the temperature sensor ST2 detects the blown air temperature and supplies the detected blown air temperature (temperature value) to the controller 120. The temperature of the blown air when the blower 107 is operating can be said to be the temperature of the air (the air blown from the blowout port Z2) after being cooled by the evaporator 108.

蒸発器108の冷媒出口近傍には、圧力センサSP2と温度センサST3とが設けられている。冷媒出口とは、蒸発器108により蒸発した冷媒が蒸発器から出て行く出口である。圧力センサSP2は、蒸発器108により蒸発した冷媒の圧力(蒸発圧力ともいう。)を電気信号に変換し、変換した電気信号(蒸発圧力(圧力値)を示す信号)をコントローラ120に供給する。このようにして、圧力センサSP2は、蒸発圧力を検出し、検出した蒸発圧力(圧力値)をコントローラ120に供給する。温度センサST3は、蒸発器108により蒸発した冷媒の温度(冷媒蒸気温度ともいう。)を電気信号に変換し、変換した電気信号(冷媒蒸気温度(温度値)を示す信号)をコントローラ120に供給する。温度センサST3は、冷媒蒸気温度を検出し、検出した冷媒蒸気温度(温度値)をコントローラ120に供給する。 A pressure sensor SP2 and a temperature sensor ST3 are provided near the refrigerant outlet of the evaporator 108. The refrigerant outlet is an outlet through which the refrigerant evaporated by the evaporator 108 exits the evaporator. The pressure sensor SP2 converts the pressure of the refrigerant evaporated by the evaporator 108 (also referred to as evaporation pressure) into an electric signal, and supplies the converted electric signal (a signal indicating the evaporation pressure (pressure value)) to the controller 120. In this way, the pressure sensor SP2 detects the evaporation pressure and supplies the detected evaporation pressure (pressure value) to the controller 120. The temperature sensor ST3 converts the temperature of the refrigerant evaporated by the evaporator 108 (also referred to as refrigerant vapor temperature) into an electric signal, and supplies the converted electric signal (a signal indicating the refrigerant vapor temperature (temperature value)) to the controller 120. To do. The temperature sensor ST3 detects the refrigerant vapor temperature and supplies the detected refrigerant vapor temperature (temperature value) to the controller 120.

冷媒は、圧縮機101→凝縮器103→電子膨張弁106→蒸発器108→圧縮機101の順に、循環経路L1上を循環する。なお、循環経路L1の途中に冷媒を貯蓄するアキュムレータなどを設けてもよい。 The refrigerant circulates on the circulation path L1 in the order of compressor 101→condenser 103→electronic expansion valve 106→evaporator 108→compressor 101. Note that an accumulator or the like that stores the refrigerant may be provided in the middle of the circulation path L1.

操作部112は、ユーザからの操作を受け付けるリモコン等を含む。ユーザは、例えば、操作部112を操作し、熱交換システム100における凝縮圧力、吹出空気温度、過熱度について所望の値を入力する。なお、過熱度とは、蒸発器108で蒸発した冷媒の過熱度であり、冷媒蒸気温度−飽和温度(その冷媒の蒸発圧力における飽和温度)により算出される。入力された前記の各値は、コントローラ120に供給される。 The operation unit 112 includes a remote controller or the like that receives an operation from the user. The user operates, for example, the operation unit 112 to input desired values for the condensing pressure, the blown air temperature, and the degree of superheat in the heat exchange system 100. The degree of superheat is the degree of superheat of the refrigerant evaporated in the evaporator 108, and is calculated by the refrigerant vapor temperature-saturation temperature (saturation temperature at the evaporation pressure of the refrigerant). The input values are supplied to the controller 120.

コントローラ120は、PLC(programmable logic controller)等の各種のコンピュータから構成される。例えば、コントローラ120は、プログラムやデータを記憶するROM(Read Only Memory)と、ハードディスク、フラッシュメモリなどの、記憶した情報(プログラムやデータ)を変更(追加、削除を含む)可能な不揮発性の記憶装置(以下、単に不揮発性記憶装置ということがある。)と、ROMや不揮発性記憶装置に記憶されたプログラムに基づいて、かつ、ROMや不揮発性記憶装置などが記憶するデータを用いて、コントローラ120により実行される処理を実際に実行するCPU(Central Processing Unit)と、CPUのメインメモリとなるRAM(Random Access Memory)と、を備える。 The controller 120 is composed of various computers such as PLC (programmable logic controller). For example, the controller 120 is a ROM (Read Only Memory) that stores programs and data, and a nonvolatile storage that can change (including addition and deletion) stored information (programs and data) such as a hard disk and a flash memory. A device (hereinafter, also simply referred to as a non-volatile storage device) and a controller based on a program stored in the ROM or the non-volatile storage device and using data stored in the ROM or the non-volatile storage device. A CPU (Central Processing Unit) that actually executes the process executed by 120 and a RAM (Random Access Memory) that serves as the main memory of the CPU are provided.

コントローラ120は、不揮発性記憶装置の所定の記憶領域に、操作部112から供給された前記の各値を格納する。これにより、前記の各値が設定値として設定される。なお、設定された各設定値を、それぞれ、凝縮圧力設定値、吹出空気温度設定値、過熱度設定値ともいう。当該各設定値は、後述のPID制御等において目標値として使用される。凝縮圧力、過熱度のうちの少なくとも一方は、熱交換システム100の製造者により固定値として設定されてもよい。 The controller 120 stores the above-mentioned respective values supplied from the operation unit 112 in a predetermined storage area of the non-volatile storage device. As a result, each of the above values is set as the set value. The set values thus set are also referred to as the condensing pressure set value, the blown air temperature set value, and the superheat degree set value, respectively. Each of the set values is used as a target value in PID control and the like described later. At least one of the condensation pressure and the degree of superheat may be set as a fixed value by the manufacturer of the heat exchange system 100.

コントローラ120は、インバータ102、冷却水流量調整弁105、電子膨張弁106を制御することで、凝縮圧力、吹出空気温度、過熱度を制御し、これらを前記各設定値(各目標値)に近づける(一致させる、維持させることを含む)。凝縮圧力は、冷却水流量調整弁105の開度(冷却水の流量)により制御される。冷媒の流量(吹出空気温度)は、インバータ102により制御される。過熱度は、電子膨張弁106の開度(冷媒の流量)により制御される。 The controller 120 controls the inverter 102, the cooling water flow rate adjusting valve 105, and the electronic expansion valve 106 to control the condensing pressure, the blown air temperature, and the degree of superheat, and bring them close to the respective set values (target values). (Including matching and maintaining). The condensing pressure is controlled by the opening degree (flow rate of cooling water) of the cooling water flow rate adjusting valve 105. The flow rate of the refrigerant (blow-out air temperature) is controlled by the inverter 102. The degree of superheat is controlled by the opening degree (flow rate of the refrigerant) of the electronic expansion valve 106.

コントローラ120は、インバータ102、冷却水流量調整弁105、電子膨張弁106それぞれ(以下、制御対象ともいう。)に対して、例えば、所定の範囲の数値を取り得る操作量を供給することで、制御対象を制御する。操作量は、各制御対象で共通の数値範囲0〜100[%]を取るが、同じ数値の操作量に基づく動作は制御対象に応じて基本的には異なる。 The controller 120 supplies an operation amount that can take a numerical value within a predetermined range, for example, to each of the inverter 102, the cooling water flow rate adjustment valve 105, and the electronic expansion valve 106 (hereinafter, also referred to as a control target), Control the controlled object. The operation amount takes a common numerical value range of 0 to 100 [%] for each control target, but the operation based on the same operation amount basically differs depending on the control target.

インバータ102では、出力する交流電力の周波数が操作量により制御される。操作量0〜100に応じて前記の周波数が制御される。インバータ102は、操作量が0[%]のときに最小周波数(インバータ102が出力可能な最小の周波数)の交流電力を出力し、操作量が100[%]のときに最大周波数(インバータ102が出力可能な最大の周波数)の交流電力を出力する。従って、操作量が多くなれば、前記の周波数が高くなる(操作量は、最大周波数に対する割合を示す)。なお、当該交流電力の周波数により、圧縮機101のモータの回転数が制御される。従って、操作量により、圧縮機101の出力(結果的には、圧縮機101から出力される冷媒の流量、吹出空気温度)が制御される(結果的に、蒸発器108での熱交換が制御される)。 In the inverter 102, the frequency of the output AC power is controlled by the manipulated variable. The frequency is controlled according to the manipulated variables 0 to 100. The inverter 102 outputs the AC power of the minimum frequency (minimum frequency that the inverter 102 can output) when the manipulated variable is 0 [%], and the maximum frequency (when the inverter 102 is The maximum frequency that can be output) AC power is output. Therefore, when the manipulated variable increases, the frequency increases (the manipulated variable indicates a ratio to the maximum frequency). The frequency of the AC power controls the rotation speed of the motor of the compressor 101. Therefore, the output of the compressor 101 (as a result, the flow rate of the refrigerant output from the compressor 101, the temperature of blown air) is controlled by the manipulated variable (as a result, the heat exchange in the evaporator 108 is controlled). Be done).

冷却水流量調整弁105、電子膨張弁106の各弁では、その開度が操作量により制御される。操作量は開度の割合を示す。具体的には、操作量が0[%]の場合、その開度は0である(弁が閉じた状態)。操作量が100[%]の場合、その開度は全開である。操作量が20[%]の場合、その開度は全開の20%に当たる開度である。 The opening degree of each of the cooling water flow rate adjusting valve 105 and the electronic expansion valve 106 is controlled by the operation amount. The operation amount indicates the ratio of the opening degree. Specifically, when the operation amount is 0 [%], the opening degree is 0 (the valve is closed). When the manipulated variable is 100%, the opening is fully open. When the manipulated variable is 20%, the opening is 20% of full opening.

例えば、コントローラ120は、凝縮圧力設定値と、圧力センサSP2により検出される凝縮圧力(フィードバック値)と、の偏差に基づいて、PID(Proportional-Integral-Differential)により操作量を算出し、算出した操作量を冷却水流量調整弁105に供給する(PID制御)。このようなPID制御により、凝縮圧力が凝縮圧力設定値(目標値)に近づくように(前記の偏差が0になるように)、冷却水流量調整弁105の開度(換言すると凝縮圧力)が制御される。 For example, the controller 120 calculates the operation amount by PID (Proportional-Integral-Differential) based on the deviation between the condensation pressure setting value and the condensation pressure (feedback value) detected by the pressure sensor SP2. The operation amount is supplied to the cooling water flow rate adjusting valve 105 (PID control). By such PID control, the opening degree of the cooling water flow rate adjusting valve 105 (in other words, the condensation pressure) is adjusted so that the condensation pressure approaches the condensation pressure set value (target value) (the deviation becomes 0). Controlled.

例えば、コントローラ120は、圧力センサSP2及び温度センサST3により検出される蒸発圧力及び冷媒蒸気温度から導出される過熱度を算出する。コントローラ120は、蒸発圧力に基づいて飽和温度(その蒸発圧力における飽和温度)を導出し(計算により求めてもよいし、蒸発圧力と飽和温度との関係を規定するテーブルを参照して求めてもよい。)、冷媒蒸気温度から飽和温度を減じた値を過熱度として取得する(過熱度がフィードバックされる)。コントローラ120は、取得した過熱度と、過熱度設定値と、の偏差に基づいて、PIDにより操作量を算出し、算出した操作量を電子膨張弁106に供給する(PID制御)。このようなPID制御により、過熱度が過熱度設定値(目標値)に近づくように(前記の偏差が0になるように)、電子膨張弁106の開度(換言すると過熱度)が制御される。 For example, the controller 120 calculates the degree of superheat derived from the evaporation pressure and the refrigerant vapor temperature detected by the pressure sensor SP2 and the temperature sensor ST3. The controller 120 derives the saturation temperature (saturation temperature at the evaporation pressure) based on the evaporation pressure (may be calculated, or may be calculated by referring to a table that defines the relationship between the evaporation pressure and the saturation temperature). Good)), the value obtained by subtracting the saturation temperature from the refrigerant vapor temperature is acquired as the superheat degree (the superheat degree is fed back). The controller 120 calculates the operation amount by PID based on the deviation between the acquired superheat degree and the superheat degree set value, and supplies the calculated operation amount to the electronic expansion valve 106 (PID control). By such PID control, the opening degree (in other words, the degree of superheat) of the electronic expansion valve 106 is controlled so that the degree of superheat approaches the set value (target value) of the degree of superheat (so that the deviation becomes 0). It

[吹出空気温度(インバータ102)の制御時のコントローラ120]
図2に示すように、インバータ102を制御するコントローラ120は、PID制御部11と、変動取得部13と、ニューラルネットワーク15と、を備える。例えば、PLC等がPID制御部11、変動取得部13、ニューラルネットワーク15それぞれとして動作することで、図2の構成が実現される。
[Controller 120 when controlling blown air temperature (inverter 102)]
As shown in FIG. 2, the controller 120 that controls the inverter 102 includes a PID control unit 11, a fluctuation acquisition unit 13, and a neural network 15. For example, the PLC and the like operate as the PID control unit 11, the fluctuation acquisition unit 13, and the neural network 15, respectively, so that the configuration of FIG. 2 is realized.

PID制御部11には、吹出空気温度設定値と、温度センサST2により検出される吹出空気温度の値(フィードバック値)との偏差が入力され、PID制御部11は、入力された偏差に基づいて、PIDにより、操作量を算出し、算出した操作量をインバータ102に出力する。このようにして、PID制御部11は、吹出空気温度が吹出空気温度設定値(目標値)に近づくように(偏差が0になるように)、インバータ102を制御する。 The deviation between the blown air temperature set value and the value of the blown air temperature (feedback value) detected by the temperature sensor ST2 is input to the PID control unit 11, and the PID control unit 11 is based on the input deviation. , PID, the operation amount is calculated, and the calculated operation amount is output to the inverter 102. In this way, the PID control unit 11 controls the inverter 102 so that the blown air temperature approaches the blown air temperature set value (target value) (so that the deviation becomes 0).

変動取得部13には、温度センサST1からの電気信号(吸込空気温度を示す信号であり、ここではアナログ信号)が常時入力される。変動取得部13は、例えば、ローパスフィルタなどにより当該電気信号からノイズを除去し、当該電気信号をサンプリング等によりデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号に基づき、当該吸込空気温度の変動を示す値を取得(ここでは算出)する。この実施の形態では、吸込空気温度の変動を示す値として、吸込空気温度の現在値(今回入力された吸込空気温度の値)と、吸込空気温度の時間変化(過去の吸込空気温度を示す値は、所定の記憶部に保持するものとする)を微分した1階微分値(温度変化の速度)及び2階微分値(温度変化の加速度)と、が取得される。なお、1階微分値は、Δt(時間)=1(秒)とすると、前回入力された吸込空気温度と今回入力された吸込空気温度との差(変化量)となる。変動取得部13により取得された吸込空気温度の変動は、ニューラルネットワーク15に出力される。吸込空気温度の変動を示す値は、アナログ回路(例えば、微分回路等)で取得され、デジタル変換されてニューラルネットワーク15に入力されてもよい。 An electric signal (a signal indicating the intake air temperature, which is an analog signal here) from the temperature sensor ST1 is constantly input to the fluctuation acquisition unit 13. The fluctuation acquisition unit 13 removes noise from the electric signal with a low-pass filter or the like, converts the electric signal into a digital signal by sampling, or the like, and a value indicating the fluctuation of the suction air temperature based on the converted digital signal. Is obtained (here, calculated). In this embodiment, the current value of the intake air temperature (the value of the intake air temperature input this time) and the temporal change of the intake air temperature (the value indicating the past intake air temperature) are used as the values indicating the fluctuations of the intake air temperature. Is stored in a predetermined storage unit, and a first-order differential value (speed of temperature change) and a second-order differential value (acceleration of temperature change) obtained by differentiating are acquired. Note that the first-order differential value is the difference (change amount) between the intake air temperature input last time and the intake air temperature input this time, when Δt (time)=1 (second). The fluctuation of the intake air temperature acquired by the fluctuation acquisition unit 13 is output to the neural network 15. The value indicating the fluctuation of the intake air temperature may be acquired by an analog circuit (for example, a differentiation circuit), converted into a digital value, and input to the neural network 15.

なお、この実施の形態では、温度センサST2等の各種センサは、検出した物理量(温度又は圧力)を、アナログ信号の形でコントローラ120に供給するが(アナログ・デジタル変換はコントローラ120で行う)、デジタル信号の形でコントローラ120に供給してもよい。 In this embodiment, various sensors such as the temperature sensor ST2 supply the detected physical quantity (temperature or pressure) to the controller 120 in the form of an analog signal (analog/digital conversion is performed by the controller 120). It may be supplied to the controller 120 in the form of a digital signal.

ニューラルネットワーク15は、図3に示すように、入力層、中間層、出力層、を有する。ニューラルネットワーク15の入力層への入力値をx、入力層と中間層間との結合荷重をwij、中間層間と出力層の結合荷重をwjk、中間層の素子への入力をsとすると、中間層の素子への入力sは、下記の数式(1)で表せられ、中間層から出力層への出力qは、下記の数式(2)及び(3)で表せ、ニューラルネットワーク15の出力yは、下記の数式(4)で表せる。ここで添え字i、j、kは、それぞれ、入力層、中間層、出力層の素子番号であり、n、mは、それぞれ、入力数、中間素子数である。下記の式中、x=1、s=1、q=1である。また、k=1である。 As shown in FIG. 3, the neural network 15 has an input layer, an intermediate layer, and an output layer. The input value to the input layer of the neural network 15 is x i , the coupling weight between the input layer and the intermediate layer is w ij , the coupling weight between the intermediate layer and the output layer is w jk , and the input to the element of the intermediate layer is s j . Then, the input s j to the element of the intermediate layer can be expressed by the following formula (1), and the output q j from the intermediate layer to the output layer can be expressed by the following formulas (2) and (3). The output y k of 15 can be expressed by the following equation (4). Here, the subscripts i, j, and k are element numbers of the input layer, the intermediate layer, and the output layer, respectively, and n and m are the number of inputs and the number of intermediate elements, respectively. In the following formula, x 0 =1, s 0 =1 and q 0 =1. Also, k=1.

入力層には、入力値xとして、変動取得部13から出力された吸込空気温度の変動を示す値(吸込空気温度の現在値(x)、1階微分値(x)、及び、2階微分値(x))が入力される。これら値は、熱交換システム100による熱交換に影響を与える状態量(例えば、熱交換システム100の冷却特性に影響を与える各種の状態量)の一種であるが、これら値の少なくとも一部に加えて又は代えて、入力層に、他の状態量(熱交換システム100による熱交換に影響を与える状態量)が入力されてもよい。当該状態量は、物理量、操作量、設定値等を含み、これらの現在値、時間等による微分値等であってもよい。例えば、前記の状態量として、圧力センサSP1により検出される凝縮圧力、温度センサST1に検出される吸込空気温度、上記で算出される過熱度などの冷媒の各種の物理量が入力されてもよい。さらに、前記の状態量として、吹出空気温度設定値、過熱度設定値、凝縮圧力設定値等の各種の設定値が入力されてもよい。さらに、前記の状態量として、電子膨張弁106に入力された過去3回の操作量、インバータ102に入力された過去3回の操作量などの各種の操作量(具体的には、操作量の履歴を示す値であり、操作量の変化量(現在の操作量−前回の操作量)、過去複数回の操作量の時間変化の1階微分値(時間微分)、2階微分値(時間微分)などであってもよい。)が入力されてもよい。インバータ102に入力される操作量は、PID制御部11からの操作量とニューラルネットワーク15からの操作量との和であるが(詳しくは後述)、ニューラルネットワーク15に入力される当該操作量(インバータ102への操作量)は、当該和の他、いずれか一方の操作量であってもよい。また、入力層には、吸込空気温度の現在値(x)、1階微分値(x)、及び、2階微分値(x)のうちの少なくとも1階微分値(x)、又は、2階微分値(x)が入力されてもよい。 In the input layer, as an input value x i , a value indicating the fluctuation of the intake air temperature output from the fluctuation acquisition unit 13 (current value of intake air temperature (x 1 ), first-order differential value (x 2 ), and The second derivative (x 3 )) is input. These values are a kind of state quantities that affect the heat exchange by the heat exchange system 100 (for example, various state quantities that affect the cooling characteristics of the heat exchange system 100), but in addition to at least some of these values, Alternatively or in the alternative, other state quantities (state quantities that affect heat exchange by the heat exchange system 100) may be input to the input layer. The state quantity includes a physical quantity, an operation quantity, a set value, and the like, and may be a current value, a differential value thereof with time, or the like. For example, various physical quantities of the refrigerant such as the condensing pressure detected by the pressure sensor SP1, the suction air temperature detected by the temperature sensor ST1, and the superheat degree calculated above may be input as the state quantity. Further, various set values such as the blown air temperature set value, the superheat degree set value, and the condensing pressure set value may be input as the state quantity. Further, as the state quantities, various operation quantities (specifically, the operation quantity of the operation quantity of the past three times input to the electronic expansion valve 106, the operation quantity of the past three times input to the inverter 102, and the like). It is a value indicating a history, and is a change amount of the operation amount (current operation amount-previous operation amount), a first-order differential value (time differential), a second-order differential value (time differential) of a time change of the operation amount of past multiple times. ), etc.) may be input. The operation amount input to the inverter 102 is the sum of the operation amount from the PID control unit 11 and the operation amount from the neural network 15 (details will be described later). The operation amount to 102) may be either one of the operation amounts other than the sum. In the input layer, at least the first-order differential value (x 2 ) of the present value (x 1 ), the first-order differential value (x 2 ) and the second-order differential value (x 3 ) of the intake air temperature, Alternatively, the second derivative value (x 3 ) may be input.

ニューラルネットワーク15は、入力値に基づいて出力yを導出する。例えば、上記各式により、出力yを算出する。ニューラルネットワーク15は、出力yとして、操作量をインバータ102に出力する。 The neural network 15 derives the output y 1 based on the input value. For example, the output y 1 is calculated by the above equations. The neural network 15 outputs the manipulated variable to the inverter 102 as the output y 1 .

このようなニューラルネットワーク15は、PID制御部11に入力される偏差(図2の点線矢印G1参照)と、PID制御部11から出力される操作量(図2の点線矢印G2参照)と、のうちのいずれかを教師信号とし、当該偏差又は当該操作量を0にするように機械学習する。例えば、ニューラルネットワーク15は、前記偏差又は前記操作量を0にするような操作量を出力できるように機械学習を行う。当該機械学習は、例えば、誤差逆伝搬法で行われ、当該誤差逆伝搬法での重みの修正は勾配法により行われる。このようにして、ニューラルネットワーク15には、機械学習の結果が反映される。ニューラルネットワーク15は、機械学習の結果に基づいて、操作量を導出することになる。ニューラルネットワーク15は、例えば、熱交換システム100をユーザに納入してから、ある程度学習させた後に、学習を止めてもよいし、常に学習してもよい。 In such a neural network 15, the deviation input to the PID control unit 11 (see the dotted arrow G1 in FIG. 2) and the operation amount output from the PID control unit 11 (see the dotted arrow G2 in FIG. 2). Machine learning is performed so that any one of them is used as a teacher signal and the deviation or the operation amount is set to zero. For example, the neural network 15 performs machine learning so that the deviation or the operation amount that makes the operation amount 0 can be output. The machine learning is performed by, for example, the error back propagation method, and the weight correction in the error back propagation method is performed by the gradient method. In this way, the result of machine learning is reflected in the neural network 15. The neural network 15 will derive an operation amount based on the result of machine learning. The neural network 15 may stop the learning after, for example, delivering the heat exchange system 100 to the user and then perform the learning to some extent, or may always perform the learning.

学習後のニューラルネットワーク15は、吸込空気温度の変動による影響(詳しくは後述)を打ち消す操作量をインバータ102に出力する。 After learning, the neural network 15 outputs to the inverter 102 an operation amount that cancels the influence of the fluctuation of the intake air temperature (details will be described later).

インバータ102には、PID制御部11からの操作量と、ニューラルネットワーク15からの操作量yと、の和が入力される。このようにして、インバータ102(換言すると、圧縮機101の出力(冷媒の流量)であり、吹出空気温度)は、ニューラルネットワーク15及びPID制御部11により制御される。 The sum of the operation amount from the PID control unit 11 and the operation amount y 1 from the neural network 15 is input to the inverter 102. In this way, the inverter 102 (in other words, the output (flow rate of the refrigerant) of the compressor 101 and the blown air temperature) is controlled by the neural network 15 and the PID control unit 11.

ニューラルネットワーク15は、インバータ102に対する制御に応じて、送風機107(送風する空気の量)を制御してもよい。例えば、インバータ102等を制御して冷媒の流量を増加させる場合(送風される空気をより冷却する場合)、冷房能力を高めるため、送風機107を制御して送風される空気を増加させてもよい。 The neural network 15 may control the blower 107 (the amount of air to be blown) according to the control of the inverter 102. For example, when the inverter 102 or the like is controlled to increase the flow rate of the refrigerant (when the air to be blown is further cooled), the blower 107 may be controlled to increase the air to be blown in order to enhance the cooling capacity. ..

[この実施の形態の効果]
(1)吸込空気温度の変動は、冷媒と空気との熱交換(PID制御部11による吹出空気温度の制御)に悪影響を与える。これは、吹出空気温度が、吸込空気温度にも依存するからである。なお、前記の悪影響は、例えば、吹出空気温度が目標温度に近づかない、吹出空気温度が安定しないなどである。この実施の形態では、ニューラルネットワーク15が、PID制御部11に入力される偏差、又は、PID制御部11から出力される操作量を教師信号として学習(当該偏差又は操作量を0にする学習)を行い、吸込空気温度の変動による熱交換への影響を打ち消す操作量を導出して出力する。従って、吸込空気温度の変動による熱交換への悪影響を軽減できる(理想的には無くすことができる)。なお、ニューラルネットワーク15は、例えば、前記偏差又は前記操作量を少なくする機械学習を行えばよく、これにより、吸込空気温度の変動による熱交換への影響を少なくするように操作量を順次導出して出力でき、前記の悪影響を軽減できる。
[Effects of this embodiment]
(1) Fluctuations in the intake air temperature adversely affect heat exchange between the refrigerant and the air (control of the blown air temperature by the PID control unit 11). This is because the blown air temperature also depends on the intake air temperature. The above-mentioned adverse effects are, for example, that the blown air temperature does not approach the target temperature, the blown air temperature is not stable, and the like. In this embodiment, the neural network 15 learns the deviation input to the PID control unit 11 or the operation amount output from the PID control unit 11 as a teacher signal (learning to set the deviation or the operation amount to 0). Then, the operation amount that cancels the influence on the heat exchange due to the fluctuation of the intake air temperature is derived and output. Therefore, the adverse effect on the heat exchange due to the fluctuation of the intake air temperature can be reduced (ideally, it can be eliminated). The neural network 15 may perform machine learning to reduce the deviation or the manipulated variable, for example, thereby sequentially deriving the manipulated variable so as to reduce the influence on the heat exchange due to the fluctuation of the intake air temperature. Can be output, and the above adverse effects can be reduced.

コントローラ120による制御において、ニューラルネットワーク15が有る場合の制御(PID制御部11とニューラルネットワーク15とによる制御)と、無い場合の制御(PID制御部11のみによる制御)とによる、吹出空気温度の推移の違いを、図4(B)、(C)に示す。ここでは、図4(A)に示す吸込空気温度の変動を与えている。また、吹出空気温度設定値は、20℃である。ここでのニューラルネットワーク15は、ある程度学習済みである。図4に示すように、吸込空気温度に変動があると、PID制御のみでは、当該変動の影響を受けて、吹出空気温度が不安定に推移している(図4(B))。一方、ニューラルネットワーク15の制御有りでは、吹出空気温度が安定的に推移している(図4(C))。このように、ニューラルネットワーク15による制御により、吸込空気温度の変動による、吹出空気温度の制御への悪影響が打ち消され、熱交換への悪影響を軽減できる。 In the control by the controller 120, the transition of the blown air temperature by the control with the neural network 15 (control by the PID control unit 11 and the neural network 15) and the control without it (control by the PID control unit 11 only) The difference is shown in FIGS. 4(B) and 4(C). Here, the fluctuation of the intake air temperature shown in FIG. The blown air temperature set value is 20°C. The neural network 15 here has already been learned to some extent. As shown in FIG. 4, when the intake air temperature fluctuates, only with PID control, the blown air temperature is unstable due to the influence of the fluctuation (FIG. 4(B)). On the other hand, with the control of the neural network 15, the blown air temperature is stably changing (FIG. 4(C)). As described above, the control by the neural network 15 cancels the adverse effect on the control of the blown air temperature due to the fluctuation of the intake air temperature, and reduces the adverse effect on the heat exchange.

なお、吸込空気温度の変動による熱交換への悪影響は、例えば、フィードフォワード制御によって軽減することも考えられるが、フィードフォワード制御のパラメータの設定は困難である(誤差が許されないなど)。ニューラルネットワーク15によれば、機械学習で吸込空気温度の変動による熱交換への悪影響を自動的に学習でき、パラメータの設定に必要なノウハウなどが不要となり、前記不都合を解消できる。さらに、フィードフォワード制御は、熱交換システム100の冷却特性の経年変化に対応できないが、ニューラルネットワーク15が逐次学習すること(熱交換システム100を設置して運転したあとにおいても学習を行うこと)で、当該経年変化にも対応できる。さらに、ニューラルネットワーク15によれば、熱交換への悪影響をフィードフォワード制御よりも軽減できる。 The adverse effect on the heat exchange due to the fluctuation of the intake air temperature may be reduced by, for example, the feedforward control, but it is difficult to set the parameters of the feedforward control (for example, an error is not allowed). According to the neural network 15, the adverse effect on the heat exchange due to the variation of the intake air temperature can be automatically learned by machine learning, the know-how necessary for setting the parameter becomes unnecessary, and the inconvenience can be solved. Further, the feedforward control cannot cope with the secular change of the cooling characteristic of the heat exchange system 100, but the neural network 15 sequentially learns (learns even after the heat exchange system 100 is installed and operated). , It is possible to cope with the secular change. Furthermore, the neural network 15 can reduce the adverse effect on heat exchange as compared with the feedforward control.

(2)ニューラルネットワーク15には、吸込空気温度の変動を表す値として、当該変動の時間変化の1階微分値及び2階微分値が入力されるので、ニューラルネットワーク15は、吸込空気温度の変動を効果的に捉えることができ、効果的な学習を行える。なお、1階微分値及び2階微分値のいずれかのみをニューラルネットワーク15に入力してもよい。 (2) Since the first-order differential value and the second-order differential value of the change over time of the fluctuation are input to the neural network 15 as values representing the fluctuation of the intake air temperature, the neural network 15 changes the fluctuation of the intake air temperature. Can be effectively captured, and effective learning can be performed. Note that either the first-order differential value or the second-order differential value may be input to the neural network 15.

[変形例等]
本発明は、上記の実施形態に限られず、上記の実施形態を適宜変形できる。以下にその例を変形例として示すが、下記の変形例は、その少なくとも一部を組み合わせることもできる。また、本明細書が開示する構成は、技術的に問題が無い限り、どの構成であっても、省略できる。
[Modifications, etc.]
The present invention is not limited to the above embodiment, and the above embodiment can be modified as appropriate. Although the example will be shown below as a modified example, at least a part of the modified examples described below can be combined. Further, the configuration disclosed in this specification can be omitted in any configuration as long as there is no technical problem.

(変形例1)
操作部112から入力され、設定される吹出空気温度(設定値)は、室温、吸込空気温度などであってもよい。室温を設定する場合には、室温を検出する温度センサを設け、当該温度センサにより検出された室温の値をPID制御等のフィードバック値とすればよい。吸込空気温度(当該温度も室温に近いものである)を設定する場合には、温度センサST1により検出された吸込空気温度の値をPID制御等のフィードバック値とすればよい。
(Modification 1)
The blown air temperature (set value) input from the operation unit 112 and set may be room temperature, suction air temperature, or the like. When setting the room temperature, a temperature sensor for detecting the room temperature may be provided, and the value of the room temperature detected by the temperature sensor may be used as a feedback value for PID control or the like. When setting the intake air temperature (the temperature is also close to room temperature), the value of the intake air temperature detected by the temperature sensor ST1 may be used as a feedback value for PID control or the like.

(変形例2)
蒸発圧力が、圧縮機101に入力可能な冷媒の上限の圧力を上回ってしまうことを想定して、冷媒のバイパス経路(圧縮機101から吐出される冷媒の一部を、再度圧縮機101に入力する経路)を設けてもよい。この場合、循環経路L1上の蒸発器108と圧縮機101との間に蒸発圧力調整弁(蒸発器108で蒸発した冷媒の流量を調整する弁)を設け、バイパス時には、当該蒸発圧力調整弁の開度により、吹出空気温度を制御してもよい。このとき、ニューラルネットワーク15と当該蒸発圧力調整弁用のPID制御部とで、蒸発圧力調整弁を制御してもよい。このとき、ニューラルネットワーク15は、吹出空気温度の制御への悪影響を軽減するように、上記実施の形態と同様に学習等を行う。なお、蒸発圧力調整弁用のニューラルネットワーク(ニューラルネットワーク15と同様に前記悪影響を軽減するように学習したもの)と、インバータ102用のニューラルネットワーク15とを個別に用意してもよい。
(Modification 2)
Assuming that the evaporation pressure exceeds the upper limit pressure of the refrigerant that can be input to the compressor 101, the refrigerant bypass path (a part of the refrigerant discharged from the compressor 101 is input to the compressor 101 again). Route) may be provided. In this case, an evaporation pressure adjusting valve (a valve that adjusts the flow rate of the refrigerant evaporated in the evaporator 108) is provided between the evaporator 108 and the compressor 101 on the circulation path L1, and when the bypass is used, the evaporation pressure adjusting valve The blown air temperature may be controlled by the opening degree. At this time, the evaporation pressure adjusting valve may be controlled by the neural network 15 and the PID control unit for the evaporation pressure adjusting valve. At this time, the neural network 15 performs learning and the like as in the above-described embodiment so as to reduce the adverse effect on the control of the blown air temperature. It should be noted that a neural network for the evaporation pressure control valve (those learned to reduce the adverse effect like the neural network 15) and the neural network 15 for the inverter 102 may be separately prepared.

(変形例3)
ニューラルネットワーク15は、インバータ102と電子膨張弁106とのうちの少なくとも1つに代えて、又は、これらに加えて、冷却水流量調整弁105と送風機107とのうちの少なくとも1つを制御してもよい。例えば、ニューラルネットワーク15は、冷却水流量調整弁105をPID制御するPID制御部から冷却水流量調整弁105に供給する操作量又は当該PID制御部に入力される偏差を教師信号として機械学習を行い、上記吸込空気温度を表す数値(1階微分値など)が入力され、冷却水流量調整弁105に操作量を出力する。
(Modification 3)
The neural network 15 controls at least one of the cooling water flow rate adjusting valve 105 and the blower 107 in place of or in addition to at least one of the inverter 102 and the electronic expansion valve 106. Good. For example, the neural network 15 performs machine learning by using the operation amount supplied to the cooling water flow rate adjusting valve 105 from the PID control unit that performs PID control of the cooling water flow rate adjusting valve 105 or the deviation input to the PID control unit as a teacher signal. A numerical value (first-order differential value or the like) representing the intake air temperature is input, and the operation amount is output to the cooling water flow rate adjustment valve 105.

(変形例4)
上記ニューラルネットワーク15の代わりに、機械学習を行う他の制御部を設けてもよい。
(Modification 4)
Instead of the neural network 15, another control unit for performing machine learning may be provided.

(変形例5)
熱交換システム100は、暖房を行うものであってもよい(この場合、冷媒の循環方向が逆になる)。熱交換システム100は、熱交換可能な熱媒体を用いるものであればよい。また、熱交換システム100により冷却又は加温する対象は、流体であればよく、空気に限らず、他の気体、液体などであってもよい。例えば、熱交換システム100は、冷凍庫に用いられるものであってもよい。熱交換システムは、直膨式の冷却システムに限らず、他の熱交換システムであってもよい。この場合、ニューラルネットワーク15及びPID制御部11による制御対象も適宜変更される。ただし、制御対象は、熱交換システムで使用される冷媒の流量を調整する調整装置(例えば、圧縮機を制御するインバータ、熱媒体の流路に設けられた各種弁)であることが望ましい。また、制御対象は、熱交換(例えば、PID制御部11による熱交換後の流体の温度の制御、熱交換後の流体の温度やその変動、又は、熱交換によって変化させる流体の温度の変化度)に影響を与える(熱交換を制御する)調整装置(例えば、インバータ、電子膨張弁)であることが望ましい。また、ニューラルネットワーク15に入力される値は、熱交換に影響を与える物理量の変動(例えば、蒸発器108へ流入する冷媒の温度変動や、過熱度の温度変動、冷媒の所定位置での圧力等)を表す値(現在値、微分値等)であればよい。
(Modification 5)
The heat exchange system 100 may perform heating (in this case, the circulation direction of the refrigerant is reversed). The heat exchange system 100 only needs to use a heat medium capable of heat exchange. Further, the object to be cooled or heated by the heat exchange system 100 is not limited to air and may be other gas, liquid, etc. as long as it is a fluid. For example, the heat exchange system 100 may be used in a freezer. The heat exchange system is not limited to the direct expansion type cooling system, and may be another heat exchange system. In this case, the objects controlled by the neural network 15 and the PID controller 11 are also changed as appropriate. However, it is desirable that the control target is an adjusting device that adjusts the flow rate of the refrigerant used in the heat exchange system (for example, an inverter that controls the compressor, various valves provided in the flow path of the heat medium). The control target is heat exchange (for example, control of the temperature of the fluid after the heat exchange by the PID control unit 11, the temperature of the fluid after the heat exchange and its fluctuation, or the degree of change of the temperature of the fluid changed by the heat exchange). It is desirable that the adjusting device (for example, an inverter, an electronic expansion valve) that affects () controls (heat exchange). Further, the value input to the neural network 15 is a change in a physical quantity that affects heat exchange (for example, a temperature change of the refrigerant flowing into the evaporator 108, a temperature change of the superheat degree, a pressure of the refrigerant at a predetermined position, etc.). ) (Current value, differential value, etc.).

(変形例6)
コントローラ120で使用される各種の値(例えば、PID制御部11、ニューラルネットワーク15などに入力される各種の値)は、適宜正規化されてもよい(ただし、正規化されても、その値に変わりは無い)。
(Modification 6)
Various values used in the controller 120 (for example, various values input to the PID control unit 11, the neural network 15, etc.) may be appropriately normalized (however, if they are normalized, There is no change).

(変形例7)
上記PID制御は、所定の物理量(特に、当該PID制御が制御する装置により調整される冷媒の流量に応じて変動する物理量)がフィードバックされ、当該物理量を目標値に近づけるフィードバック制御であるが、上記PID制御を他のフィードバック制御に変更してもよい。他のフィードバック制御としては、PI(Proportional-Integral)制御等がある。
(Modification 7)
The PID control is feedback control in which a predetermined physical quantity (particularly, a physical quantity that varies according to the flow rate of the refrigerant adjusted by the device controlled by the PID control) is fed back to bring the physical quantity close to a target value. The PID control may be changed to another feedback control. Other feedback control includes PI (Proportional-Integral) control.

(変形例8)
上記各センサで検出される物理量(温度又は圧力)は計算により算出してもよい。例えば、冷媒蒸気温度は、蒸発圧力等に基づいて算出されるものであってもよい。
(Modification 8)
The physical quantity (temperature or pressure) detected by each of the above sensors may be calculated. For example, the refrigerant vapor temperature may be calculated based on the evaporation pressure and the like.

L1・・・循環経路、11・・・PID制御部、13・・・変動取得部、15・・・ニューラルネットワーク、100・・・熱交換システム、101・・・圧縮機、102・・・インバータ、103・・・凝縮器、104・・・冷却水路、105・・・冷却水流量調整弁、106・・・電子膨張弁、107・・・送風機、108・・・蒸発器、112・・・操作部、120・・・コントローラ、SP1〜SP2・・・圧力センサ、ST1〜ST3・・・温度センサ L1... Circulation path, 11... PID control unit, 13... Fluctuation acquisition unit, 15... Neural network, 100... Heat exchange system, 101... Compressor, 102... Inverter , 103... condenser, 104... cooling water channel, 105... cooling water flow rate adjusting valve, 106... electronic expansion valve, 107... blower, 108... evaporator, 112... Operation part, 120... Controller, SP1-SP2... Pressure sensor, ST1-ST3... Temperature sensor

Claims (5)

熱媒体を用いた熱交換を行う熱交換システムであって、
前記熱媒体の流量を調整することで前記熱交換を制御する調整装置と、
前記流量に応じて変化する第1物理量と目標値との偏差が0になるように前記調整装置に操作量を出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、
前記熱交換に影響を与える第2物理量の変動を表す値を含む入力値が入力され、当該入力値に基づいて前記調整装置を制御する機械学習部であって、前記偏差又は前記操作量を教師信号として当該偏差又は当該操作量を小さくする学習を行う機械学習部と、
を備える熱交換システム。
A heat exchange system for performing heat exchange using a heat medium,
An adjusting device for controlling the heat exchange by adjusting the flow rate of the heat medium,
A feedback control unit that performs feedback control to output an operation amount to the adjustment device so that a deviation between a first physical amount that changes according to the flow rate and a target value becomes 0;
A machine learning unit that receives an input value including a value that represents a change in the second physical quantity that affects the heat exchange, and that controls the adjustment device based on the input value. A machine learning unit that performs learning to reduce the deviation or the operation amount as a signal,
Heat exchange system with.
前記入力値は、前記第2物理量の時間変化の1階微分値及び2階微分値を含む、
請求項1に記載の熱交換システム。
The input value includes a first-order differential value and a second-order differential value of the time change of the second physical quantity,
The heat exchange system according to claim 1.
前記第2物理量の変動は、前記熱交換の前の流体の温度の変動である、
請求項1又は2に記載の熱交換システム。
The change in the second physical quantity is a change in the temperature of the fluid before the heat exchange,
The heat exchange system according to claim 1.
熱交換に使用される熱媒体の流量を調整することで前記熱交換を制御する調整装置を制御するコントローラであって、
前記流量に応じて変化する第1物理量と目標値との偏差が0になるように前記調整装置に操作量を出力するフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、
前記熱交換に影響を与える第2物理量の変動を表す値を含む入力値が入力され、当該入力値に基づいて前記調整装置を制御する機械学習部であって、前記偏差又は前記操作量を教師信号として当該偏差又は当該操作量を小さくする学習を行う機械学習部と、
を備えるコントローラ。
A controller for controlling the adjusting device for controlling the heat exchange by adjusting the flow rate of the heat medium used for heat exchange,
A feedback control unit that performs feedback control that outputs an operation amount to the adjustment device so that a deviation between a first physical amount that changes according to the flow rate and a target value becomes 0;
A machine learning unit that receives an input value including a value that represents a change in the second physical quantity that affects the heat exchange, and that controls the adjustment device based on the input value. A machine learning unit that performs learning to reduce the deviation or the operation amount as a signal,
Controller.
熱交換に使用される熱媒体の流量を調整することで前記熱交換を制御する調整装置を制御するニューラルネットワークの構築方法であって、
前記流量に応じて変化する第1物理量と目標値との偏差が0になるように前記調整装置に操作量を出力するフィードバック制御における前記偏差又は前記操作量を教師信号として当該偏差又は当該操作量を小さくする学習を前記ニューラルネットワークに行わせるステップを備え、
前記ニューラルネットワークは、前記熱交換に影響を与える第2物理量の変動を表す値を含む入力値が入力され、当該入力値に基づいて前記調整装置を制御する、
ニューラルネットワークの構築方法。
A method of constructing a neural network for controlling an adjusting device for controlling the heat exchange by adjusting the flow rate of a heat medium used for heat exchange,
The deviation or the operation amount in the feedback control for outputting the operation amount to the adjusting device so that the deviation between the first physical amount that changes according to the flow rate and the target value becomes 0 is the deviation or the operation amount as a teacher signal. A step of causing the neural network to perform learning for reducing
The neural network is input with an input value including a value representing a change in the second physical quantity that affects the heat exchange, and controls the adjusting device based on the input value.
How to build a neural network.
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