一種空調控制系統半實物測試方法與裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種空調控制系統半實物測試方法與裝置，其方案是首先由計算機、空調控制面板、信號調理裝置、位于計算機內的軟件仿真裝置構成一個閉環測試系統，然后根據空調控制面板的狀態信號，利用信號調理裝置對軟件仿真裝置進行參數控制和邏輯控制，并且軟件仿真裝置的輸出量在計算機中以數字和動畫的形式顯示，同時作為反饋信號通過通訊接口反饋給控制面板，從而實現對空調控制系統進行各種控制參數的測試與分析。在不需要制備出空調內部組件的前提下，通過該裝置對空調內部組件的控制策略，整體動態性能進行測試，也可用于對單個空調內部組件進行測試和仿真分析。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半實物測試的
，尤其是指一種空調控制系統半實物測試方法與裝置。
技術介紹
空調控制系統是改變空調運行模式，風速，溫度的控制部件，用于空調按鍵按下后快速控制其執行部件運行狀態，實現相應功能。該控制系統的可靠性要求非常高，并且測試涉及電氣，控制，熱力學等多個領域。對該控制系統的測試分析需要耗費大量的人力物力和財力。其難度在于首先，在控制系統設計的早期，被控對象不完備的情況下，無法進行實物測試；其次，由于整個控制系統要控制的參數非常多，各種參數的組合測試需要非常多的測試次數。雖然可以在設計過程中進行大量的計算及軟件仿真測試，但是在此過程中無法和各種控制硬件進行協調測試，因此，只能在制備出實物裝置后再進行測試，在此過程中需要進行多次實物重制及大量的反復測試，導致研制周期長、測試費用高。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種空調控制系統半實物測試方法與裝置，在不需要制備出空調內部組件的前提下，通過該裝置對空調內部組件的控制策略， 整體動態性能進行測試，也可用于對單個空調內部組件進行測試和仿真分析。為實現上述目的，本專利技術所提供的技術方案其方法是首先由計算機、空調控制面板、信號調理裝置、位于計算機內的軟件仿真裝置構成一個閉環測試系統，然后根據空調控制面板的狀態信號，利用信號調理裝置對軟件仿真裝置進行參數控制和邏輯控制，并且軟件仿真裝置的輸出量在計算機中以數字和動畫的形式顯示，同時作為反饋信號通過通訊接口反饋給控制面板，從而實現對空調控制系統進行各種控制參數的測試與分析。其裝置包括有計算機、與計算機連接的實物裝置、位于計算機內的軟件仿真裝置， 其中，所述實物裝置包括有空調控制面板及與該空調控制面板相連接的信號調理裝置，所述的信號調理裝置經通訊接口與計算機相連接；所述的軟件仿真裝置是在支持物理建模語言Modelica的開發平臺上構建的，由各個空調內部組件的仿真子模型構成。所述的支持物理建模語言Modelica的開發平臺是軟件開發平臺MWorks。所述的仿真子模型包括有壓縮機、冷凝劑、蒸發器、電子膨脹閥，其中，每一子模型中分別采用物理建模語言描述其對應的物理參數、方程、以及與其它子模型的連接方式。所述的空調控制面板主要有開/關，模式，風速，溫度加、溫度減觸發開關，發送包括壓縮機、冷凝劑、蒸發器、電子膨脹閥的控制信號。所述的信號調理裝置是以C8051F320為處理芯片，主要包括有接收控制面板發送的控制信號模塊、溫度按鍵讀取模塊、模型反饋溫度數模轉換模塊。所述的軟件仿真裝置包括建模求解模塊和實時仿真模塊。所述的建模求解模塊包括有在MWorks上使用Modelica語言搭建的由各個空調組件子模型組建成的空調系統模型；能將描述液壓系統模型的Modelica語言代碼編譯成用于求解的C代碼的翻譯器；能根據編譯出的模型C代碼，以及相關的運算代碼，生成一個求解器執行文件，供運算時調用的求解器。所述的實時仿真模塊包括有控制面板，作為整個系統的數據通訊中樞，并負責與物理模塊、實時運算、實時動畫的數據通信；實時動畫模塊，用于接收從控制面板傳來的驅動動畫數據，能實時顯示；實時運算模塊，通過調用建模求解模塊生成的求解器來進行實時運算。本專利技術在采用了上述方案后，具有下列優點1.本專利技術基于能描述物理系統行為和功能特性的物理建模語言構成軟件仿真裝置，通過空調控制面板與信號調理裝置及空調模型配合形成半實物實時仿真系統，不需要制備空調內部組件，即可對空調控制系統的控制性能進行各種測試與分析；基于此系統，設計人員能高效地完成空調控制系統控制性能的測試與分析，準確預測空調內部組件的動態特性及仿真非線性因素影響、仿真執行機構動態特性，評估系統參數及相應控制策略等對空調控制系統性能的影響，大大縮短空調控制系統裝置的研制分析周期，提高設計質量，減少測試費用。2.仿真系統模型可編輯，由于本專利技術的軟件仿真裝置在支持物理建模語言 Modelica的開發平臺上構建，只需要固定輸入和輸出模塊，其它子模型及其連接方式均可以根據實際情況建模修改調整；如果采用軟件開發平臺Mworks，則可以在可視化建模下修改調整。3.仿真系統具有實時輸入輸出量顯示功能，本專利技術軟件仿真裝置可以實時顯示模型溫度，壓縮機、冷凝劑工作狀態等數據。4.本專利技術的軟件仿真裝置結合動畫顯示模塊，可以實現三維實時動畫顯示。 附圖說明圖1為空調控制系統半實物實時仿真裝置各部件間連接的框圖。圖2為本專利技術信號調理裝置的原理圖。圖3為本專利技術信號實時通信模塊的原理圖。圖4為本專利技術仿真子模型的結構示意圖。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步說明。參見附圖1所示，一種空調控制系統半實物實時仿真測試裝置，硬件包括臺式計算機DELL 0PTIPLEX755 (酷睿2處理器、2G內存、ΑΤ 2400顯卡等)、柜機控制面板，基于 C8051F320處理芯片的信號調理裝置。軟件平臺為MWorks，其建模語言為Modelica，利用電氣、控制和熱力學理論構建空調內部組件的仿真子模型，再由各個空調內部組件的仿真子模型構成軟件仿真裝置，所述的軟件仿真裝置包括建模求解模塊和實時仿真模塊。建模求解模塊包括有空調系統模型=MWorks上使用Modelica語言搭建的由各個空調組件子模型組建成的系統模型，代替實際空調組件系統。翻譯器將描述液壓系統模型的Modelica語言代碼編譯成用于求解的C代碼。求解器根據編譯出的模型C代碼，以及相關的運算代碼，生成一個求解器執行文件，供運算時調用。實時仿真模塊包括有控制面板顯示相關輸入輸出量，是整個系統的數據通訊中樞，并負責與物理模塊、實時運算、實時動畫的數據通信。實時動畫接收從控制面板傳來的驅動動畫數據，實時顯示。實時運算調用建模求解模塊生成的求解器，開始實時運算。按設定的采樣時間， 定時讀取從控制面板傳來的數據，作為仿真實時運算的輸入條件，計算一個采樣周期的數據，并將最終數據返回給控制面板。然后等待，直到下次采樣時間，再次讀數據，計算，輸出， 如此反復循環。各模型的控制方式如下(以通訊接口采用串口為例)控制面板開關發出狀態指令(制冷模式，室溫至少高于設定溫度1攝氏度)，根據控制面板內部存儲的控制算法，輸出相應的控制信號，信號調理裝置的輸入模塊采集到控制信號， 按照先前設定的信號通信協議以數據幀的形式通過串口發送給上位機，上位機接收到每一幀數據后，對數據進行分析，控制相應的模塊。上位機給Modelica壓機模型有效信號，求解器開始工作。其他幾個子模塊控制方式相同。求解器實時求解計算模型溫度數據經上位機處理為相應數字量，通過串口以先前設定好的信號通信協議發送給信號調理裝置，信號調理裝置接收到數字量，經過模數轉換，轉換后的分壓發送給控制面板的溫度分壓輸入。根據控制面板內部存儲的控制算法處理，發送新的控制信號，如此循環，直到溫度達到控制要求。1)系統描述柜機控制面板上有5個控制按鍵，分別是開關，模式，風速，溫度加和溫度減，這5個按鍵對應各種組合，這些組合對應的控制算法在控制面板的芯片里保存。在某一個組合狀態， 依據芯片內的控制算法，控制面板輸出相應控制信號，控制信號由信號調理電路板接收進行處理，以先前定義好的通信協議打包成幀，這些幀數據通過連接于信號調理電路本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種空調控制系統半實物測試方法，其特征在于：首先由計算機、空調控制面板、信號調理裝置、位于計算機內的軟件仿真裝置構成一個閉環測試系統，然后根據空調控制面板的狀態信號，利用信號調理裝置對軟件仿真裝置進行參數控制和邏輯控制，并且軟件仿真裝置的輸出量在計算機中以數字和動畫的形式顯示，同時作為反饋信號通過通訊接口反饋給控制面板，從而實現對空調控制系統進行各種控制參數的測試與分析。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：韋忠朝，黃濤，趙建軍，羅高誠，余夢林，
申請(專利權)人：華中科技大學，佛山市中格威電子有限公司，
類型：發明
國別省市：83