CN101779172B - 带重置控制的极值搜索控制 - Google Patents

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Abstract

一种优化用于对象的控制程序的方法。该方法包括利用极值搜索控制策略来操作对象，检测对象运行中的突变，并通过重置该极值搜索控制策略，利用电路来补偿对象运行中的突变。

Description

带重置控制的极值搜索控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年8月1日提出的、申请号为60/962,833的美国临时申请的权益，并通过引用的方式将其整体并入本文中。本申请还要求于2007年7月17日提出的、申请号为60/950,314的美国临时申请的权益，并通过引用的方式将其整体并入本文中。本申请通过引用的方式特别地并入以下全部内容：于2007年1月30日提出的、申请号为11/699,859、名称为“鲜风节能器(air-side economizer)的无传感器最优控制”的美国专利申请和于2007年1月30日提出的、申请号为11/699,860、名称为“自适应实时最优控制”的美国专利申请。
背景技术
本申请主要涉及极值搜索控制策略。更特别地，本申请涉及为了减少在空气调节单元(AHU)内所需要的机械制热和制冷的量，通过极值搜索控制来调整流过采暖、通风和空气调节(HVAC)系统的空气的量。
极值搜索控制(ESC)是一类为了优化某一性能指标，而能够动态地搜索系统的未知的和/或时变的输入的自寻优控制策略。可认为它是通过利用抖动信号进行梯度搜索的动态实现。与系统输入相关的该系统的输出的梯度典型地是通过轻微地扰动系统的运行并应用解调手段来获得的。系统性能的优化可通过利用闭环系统中的积分器将梯度驱动为0而获得。ESC为非基于模型(non-model based)的控制策略，意味着用于被控系统的模型对于ESC优化系统而言是不必要的。
当ESC适应系统的新的最佳设置时，传统ESC系统的对象在运行中的突变可导致不希望有的延时。在ESC被用于HVAC节能器的应用时，这可能就对应着额外的能量被AHU所消耗。
发明内容
本发明涉及优化用于对象的控制程序的方法。该方法包括利用极值搜索控制策略来操作所述对象。该方法进一步包括检测所述对象运行中的突变。该方法还进一步包括通过重置所述极值搜索控制策略，利用电路来补偿所述对象运行中的突变。
本发明还涉及用来控制对象的控制器。该控制器包括被配置为利用极值搜索控制策略来操作所述对象的电路，该电路还被配置来检测所述对象运行中的突变，并且通过重置所述极值搜索控制策略来补偿所述对象中的突变。
选择的典型的实施例涉及如权利要求书中所主要地列举的其它特性或者特性的组合。
附图说明
结合附图，从以下详细描述中将会更全面地理解本发明，其中相同的参数数据指示相同的元件，其中：
图1是根据典型实施例的带有HVAC系统的建筑物的透视图；
图2是根据典型实施例的具有AHU的环境控制系统的原理图；
图3是根据典型实施例的利用极值搜索控制策略的AHU的状态图；
图4A是根据典型实施例的被配置来检测并补偿对象运行中的突变的极值搜索控制环的方块图；
图4B是根据典型实施例的具有多个测量量、并被配置来检测和补偿对象运行中的突变的极值搜索控制环的方块图；
图5是根据典型实施例的用来补偿ESC环的对象运行中的突变的程序的流程图；
图6是根据典型实施例的被配置来限制ESC环的对象运行中的突变的影响的滤波ESC环；
图7是根据典型实施例的用于控制AHU的极值搜索控制环的框图；
图8是根据典型实施例的被配置来补偿AHU的运行中的突变的用于AHU的控制系统的框图；
图9是根据典型实施例的图8中所示的控制器的方块图；
图10显示了根据典型实施例的用于极值搜索控制策略控制AHU的性能图(performance maps)的曲线图。
具体实施方式
在转向详细阐述典型实施例的附图之前，应当理解，本申请不局限于说明书中提出的或者附图中举例说明的细节或者方法。还应当理解术语只是为了描述的目的，并不该被视为限制。
一般性地(generally)参考附图，控制器被配置为利用极值搜索控制策略来控制对象。为了减少控制器适应用于对象的新的最佳设置所需要的时间量，极值搜索控制策略被配置为检测并补偿对象运行中的突变。
图1是根据典型实施例的带有HVAC系统的建筑物5的透视图。如图例所示，建筑物5具有空气调节单元(AHU)10。AHU 10是HVAC系统的一部分，并被用来调节、制冷、采暖和/或控制建筑物5中的房间12的环境。为了将AHU 10的能量消耗减到最少，用于AHU 10的控制系统通过对穿过AHU 10的空气流通进行优化，利用极值搜索来提供节能器功能。根据各种其它典型实施例，建筑物5可包含更多的AHU。每个AHU可被分配建筑物5的受AHU影响(例如调节、使变凉、采暖、通风等等)的区域(例如房间12、一套房间、房间的一部分、一层、多个层、一层的一部分等等)。通过利用变风量箱(variable air volume boxes)或其它HVAC结构，每个被分配给AHU的区域可进一步被细分。
现在参照图2和3，根据典型实施例，示出了带有AHU 430的环境控制系统400的原理图。根据典型实施例，环境控制系统400包括工作站402、管理控制器404(例如，网络控制引擎(NAE))、利用极值搜索的AHU控制器410。AHU控制器410通过通信线路420耦接至管理控制器404。工作站402和管理控制器404通过通信总线406连接。通信总线406可能耦接至额外的部分或者额外的控制器，以及其它的在环境控制系统400中被利用的部件。环境控制系统400可为像由Johnson Controls公司制造的商标为
Figure GPA00001017980200031
(
Figure GPA00001017980200032
brand)系统那样的建筑智能系统。根据其它的典型实施例，系统400可为具有AHU的单一系统或者另一风门系统(dampersystem)。
在典型实施例中，控制器410起作用地(operatively)与被控制的空气调节单元例如AHU 430相关联。控制器410被配置为作为具有图3中所描述的3种状态的有限状态机来运行。当规定的条件或者一组条件发生时，就发生了从一种状态向另一状态的转换，如箭头所指示的。在典型实施例中，当控制器410处于给定状态时，AHU 430的运行数据被检验以确定是否存在所定义的转移条件。转移条件是当前状态的函数，并且还可涉及到具体的时间间隔、温度状况、送入的空气状况和/或回流的空气状况。
在典型实施例中，当控制器410在预先确定的时间段内保持于给定运行模式，没有充分地提供与由管理控制器404提供给控制器410的设定值(setpoint)相对应的输出时，就产生了转移条件。例如，当该系统在合理的时间内不能提供理想温度的空气输出时，在机械制冷模式中就发生了转移条件。
在状态501，用于热盘管440的阀442被控制为调节流向热盘管440的热水、蒸汽或者电流的电流，从而控制转移到空气中的能量大小。这样保持了送入空气的温度处于设定值(setpoint)。为了最小的室外空气的流量而布置风门460、462和464，且不存在机械制冷(也就是冷水阀446被关闭)。室外空气的最小流量是为了达到对送风管道490的良好通风而需要的最小量。例如，提供给管道490的空气的20％为室外空气。转向状态502的条件是由保持于“无制热模式”(No Heat Mode)中的制热控制信号定义的。当热盘管440的阀442在固定时间段内保持关闭(也就是在该时间段内不需要对送入的空气进行加热)时，就发生了这种模式。这种转移条件可从室外温度升高至来自送风管道490的空气不需要机械制热的温度点中产生。
在状态502，风门460、462和464被单独用来控制送气管道490中的送入空气的温度(也就是不存在机械制热或制冷)。在这种状态中，混合有来自回气管道492的回流空气的室外空气的量，被调节来加热或冷却经由送气管道490提供的空气。由于不存在加热或者机械制冷，所以不能达到设定点温度导致了向状态501或者状态503的转移。当在固定时间段内室外空气的流动少于适当的通风所需要的流动时或者当室外空气入口风门464在给定时间段内保持于最小的打开位置时，就发生了向状态501的转移。一旦风门控制在固定时间段内保持于最大的室外空气位置(例如，由AHU提供的空气100％为室外空气)，有限状态机就使得从状态502转移到进行机械制冷的状态503。
在状态503，用于冷盘管444的冷水阀446被控制来调节冷水的流动和控制从空气中移除的能量大小。此时，极值搜索控制被用来调节风门460、462和464，以将最佳量的室外空气引进AHU 430。在典型实施例中，当在固定时间段内没有发生机械制冷(也就是在无制冷(no-cooling)模式中制冷控制已经饱和)时，就发生了向状态502的转移。
再次参照图3，根据典型实施例，示出了利用极值搜索控制策略的AHU的状态图。在状态501中，通风所需要的对最少量的室外空气的加热被启动。在寒冷的天气，控制的初始状态是对最少量的室外空气进行加热的状态501。系统于状态501中开始，以将冷盘管444和热盘管440能够冻结的能量(potential)减到最小。通过调节来自热盘管440的热量，状态501控制送入空气的温度。风门460、462和464被控制为达到最小的通风量。在典型实施例中，在制热控制信号在固定时间段内已处于最小值(无热量位置)后，发生向状态502的转移。
在状态502中，该系统利用室外空气以向该系统提供“自由制冷(freecooling)”。状态502通过调节风门460、462和464控制送入空气的温度，以调整室外空气和回流空气的混合。在典型实施例中，在风门460、462和464在固定时间段内已处于最低的通风需求后或者在风门控制信号在固定时间段内处于最小值后，发生向状态501的转移。在典型实施例中，在风门460、462和464已经在固定时间段内被控制为提供100％的室外空气后，发生向状态503的转移。
在状态503，系统利用带有极值搜索控制策略的机械制冷来控制风门460、462和464。通过调节通过冷盘管444的冷水或者制冷剂的流量，状态503控制送入空气的温度。极值搜索控制策略被用来确定风门460、462和464的位置，以最小化所需的机械制冷的量。在极值搜索控制策略的对象的运行中可能会发生突变，当ESC策略适应于这种变化时导致AHU 430运行于非理想的设置。在HVAC应用中，对象运行中的变化可能对应着用于风门460、462和464的最佳设置中的变化。控制器410适于限制对象运行中的突变的负面影响。通风需求被设定为送气管道490中的室外空气的量的下限。在典型的实施例中，在用于制冷的控制信号已处于非制冷命令模式(no-coolingcommand mode)中固定时间段后，发生向状态502的转移。
参照图4A，根据典型的实施例，示出了被配置来检测并补偿对象运行中的突变的ESC环600的方块图。响应于通过输入接口604接收的来自对象624的变化测量量621，具有极值搜索控制逻辑的控制器602持续地修正其输出。该控制理论中的对象是程序和一个或者更多的被机械地控制的输出的组合体。控制器602利用变化检测器612来确定在对象的运行中是否发生了突变，意味着用于对象624的最佳设置突然发生了变化。“突变”依据具体应用(application dependant)，主要是指会导致不期望的控制器602的响应延迟的对象624的运行中的任何变化。例如，HVAC系统的突变可能为超过几分钟的≥2％的变化。在喷气发动机中，然而，突变可能为超过一秒钟的几个百分比的变化。对象的运行中的突变对应着对象的最佳控制参数转变为一组新的最佳值，也就是，性能图(performance map)的极值突然改变。在典型实施例中，变化检测器612可包含类似如微分电路的电子电路或者另一能够检测信号中的突变的电子电路。但是在另一典型实施例中，变化检测器612可采用软件实现并包括用来检测数据中的突变的逻辑。
如果变化检测器612检测到对象624的运行中的突变，重置控制613重置控制器602。在典型的实施例中，重置控制613向控制器602来回切换(toggle)能量。关闭控制器602再打开使得ESC环600重新初始化，从而减少了控制器602为了收敛于(converge on)用于对象624的新的最佳设置所需要的时间。在另一典型实施例中，重置控制613在设定时间段内迫使重置参数进入ESC环600。重置参数和重置时间周期取决于具体系统和应用(system and application dependent)。在用于HVAC系统的典型实施例中，重置参数可为用于对象624的旧的和新的最佳设置之间的任何值。同一HVAC系统的重置时间周期可能为被用来检测性能梯度的抖动周期的3至4倍。控制器602的输出在短时间段内可有效地被覆盖(overridden)以允许ESC逻辑适应用于对象624的最佳设置的变化。在典型实施例中，被强迫输入ESC环600的重置参数可能为对象624的历史最佳设置的平均值。在另一典型实施例中，重置参数被用作性能梯度探测器(probe)614的输入。操纵量更新器616将操纵量620的被覆盖的值传送到输出接口606。输出接口606然后将被覆盖的操纵量620提供给对象624。
如果变化检测器612没有检测到对象624运行中的突变，控制器602就利用常规的ESC逻辑来控制对象624。性能梯度探测器(probe)614检测与操纵量620和对象624的系统性能之间的差相对应的性能梯度。如果控制器602利用电子电路实现，性能梯度探测器(probe)614可能包括高通滤波器、解调信号、低通滤波器和抖动信号。如果控制器602利用软件实现，性能梯度探测器(probe)614可能为数学运算以确定性能梯度。操纵量更新器616接收来自性能梯度探测器(probe)614的性能梯度信息并产生操纵量620以驱动性能梯度为0。如果控制器602采用电子电路实现，则操纵量更新器616可包括积分电路。如果控制器602采用软件实现，操纵量更新器616可包括执行积分的程序调度程序(program routine)。在典型实施例中，操纵量更新器616可被配置为只有在变化检测器612没有检测到突变时才执行积分。然后操纵量更新器616将更新的操纵量620通过输出接口606传递至对象624以控制对象624。
参照图4B，根据典型的实施例，示出了带有多种测量量并被配置为检测和补偿对象运行中的突变的极值搜索控制环的块状图。ESC环601包含ESC环600(图4A)的多种功能和结构，但是利用了多种测量量622来确定性能指标。控制器603通过输入接口604接收来自对象600的测量量622。性能指标由性能指标计算器610利用测量量622计算出。性能指标是利用测量量622对ESC环601的系统性能的数学表达。变化检测器612检测系统指标中的突变，并且如果检测到突变就触发重置控制613。如果没有检测到突变，则性能梯度探测器(probe)612接收来自性能指标计算器610的性能指标以检测性能梯度。如果检测到突变，则重置控制613在设定时间段内向性能梯度探测器(probe)614提供重置参数。操纵量更新器616根据性能梯度探测器(probe)614的输出产生更新的操纵量620。在典型的实施例中，操纵量更新器616包括积分器以驱动性能梯度为0。然后操纵量更新器616通过输出接口606向对象624提供更新的操纵量620。
参照图5，根据典型的实施例，示出了用于补偿ESC环的对象的运行中的突变的程序的流程图。ESC环可包含利用极值搜索控制逻辑的控制器和接收来自该控制器的操纵量的对象。例如，程序700可被应用到ESC环600，如图4A所示。示出了包含接收来自对象的测量量(步骤702)的程序700。在典型的实施例中，用于ESC环的控制器利用来自对象的单个输入测量量。注意，控制器也可具有多个输入测量量，如在图4B的ESC环节601中那样。在用于HVAC系统的典型实施例中，测量量可包括来自温度传感器、湿度传感器、气流传感器、风门定位(positioning)传感器或者能量消耗的测量值的输入。
程序700进一步示出了包括确定是否检测到对象运行中突变(步骤706)。如果在步骤706中检测到用于ESC环的最佳设置中的突变，ESC环参数被重置或者ESC环自身被重置(步骤712)。如果ESC环参数被重置(步骤712)，来自控制器的被发送到对象的操纵量被覆盖为固定值(步骤714)。如果ESC环自身被重置，也就是关闭再打开，由控制器发送到对象的操纵量立即为0，以允许控制器适应于对象运行中的突变。如果没有检测到对象运行中的突变(步骤706)，ESC策略不中断地继续。程序700包括探测性能梯度(步骤708)和对所检测的性能梯度进行积分以将梯度驱动为0(步骤710)。然后控制器更新操纵量并将更新的操纵量发送给对象(步骤714)。
在图6中，根据典型实施例，示出了被配置为限制对象运行中的突变的影响的滤波ESC环970。滤波ESCs通过利用高通滤波器、解调信号、低通滤波器和抖动信号来确定性能梯度。然后积分器被用来将性能梯度驱动为0以优化闭环系统。在典型的实施例中，滤波ESC环970包括变化检测器908和重置控制910，以限制对象901运行中的突变的影响。对象901由滤波ESC环970控制并可算术地表达为线性的输入动态(input dynamics)950、非线性的性能图(performance map)952和线性的输出动态(output daynamics)954的组合。输入动态950接收来自ESC环970的操纵量并产生用于非线性的性能图952的输入信号“x”。性能图952的输出“z”，然后被传送到输出动态954，以向极值搜索控制器提供返回信号‘z′’。ESC环970寻求与性能图952的极值相对应的值“x”。只是作为说明性的示例，输出信号‘z’可用表达式表示：
z＝f(x)＝(x-xopt)2+2
其中f(x)表示性能图，xopt表示f(x)被最小化时的值。ESC环的实际的性能图是以系统和应用为导向的(system and application specific)。由滤波ESC环970控制的对象的运行中的突变也对应于‘xopt’中的突变。在典型实施例中，变化检测器908检测取自对象901的测量量，也就是信号‘z’。
当在对象901的运行中没有发生突变时，滤波ESC环970作为标准的ESC环工作。通过结合在处理元件963处增加的抖动信号966、高通滤波器56、利用解调信号958的解调器961和低通滤波器960，以与ESCs同样的方式产生性能梯度信号。被检测的性能梯度是“x”和‘xopt’之间的差的函数。积分器964对性能梯度的积分产生了用于对象901的新的控制信号，以将性能梯度驱动为0。在典型的实施例中，变化检测器908监控并检测梯度信号中的变化，因为对象901的运行中的突变也对应于性能梯度中的突变。
如果变化检测器908检测到对象901运行中的突变，重置控制910就被触发。在典型的实施例中，为了补偿对象901运行中的突变，重置控制910在设定量的时间内向高通滤波器956强制输入重置参数。强制向高通滤波器输入重置参数有效地改变了用于ESC环970的性能梯度，并显著减少了ESC环970为了适应对象901的运行中的突变而需要的时间。然后由积分器964对改变了的性能梯度进行积分，并且然后所产生的操纵量被传送给对象901。在替代实施例中，如果变化检测器908检测到突变，重置控制901迫使ESC环970关闭，然后再开启。
在图7中，示出了典型实施例中的用于控制AHU的极值搜索控制环76的框图。ESC环76适于利用变化检测器66和重置控制68来补偿对象运行中的突变。AHU包括温度调节器80、温度调节器系统控制器90、风门执行器850和风门852。根据典型实施例，多个执行器和/或风门可被用来控制AHU内的气流。温度调节器80可为用来改变空气温度的任何机械装置。这可包括，但是不局限于冷盘管、热盘管、蒸汽调节阀、冷水调节器或者空气压缩机。在典型实施例中，温度调节器80降低空气的温度。温度调节器系统控制器90通过调整冷盘管444(图2)的冷水阀446的位置来保持送入空气的温度为设定值92。执行器850保持风门852提供0％到100％的室外空气。
根据典型实施例，由温度调节器系统控制器90、温度调节器80和温度传感器480构成的控制环控制AHU中的机械制冷的量。根据典型实施例，温度调节器系统控制器90接收来自管理控制器404(图2)的设定值空气温度92。温度调节器系统控制器90还接收来自温度传感器480的测量量，温度传感器480测量由AHU向建筑物提供的空气的温度。温度调节器系统控制器90比较设定点温度与所测量的温度，并调整由温度调节器80提供的机械制冷的量，以利用控制信号达到设定值送入空气的温度92。
为了控制用来调节进入AHU的室外空气的量的风门852，ESC环76被连接到温度调节器控制环。在典型的实施例中，为了最大程度地利用室外空气来冷却，ESC环76为执行器850确定最佳设置，从而将温度调节器80的能量消耗降为最低。通过结合由处理元件67增加的抖动信号62、高通滤波器86、利用解调信号60的解调器69和低通滤波器64，ESC环76的性能梯度被检测。积分器98用来将检测的梯度驱动为0。来自积分器98的操纵量被传送给执行器850以调节风门852，从而控制被AHU利用的空气的量。来自外面的空气和/或来自其它气源(例如回流空气)的空气被温度调节器80混合和处理，然后提供给由AHU服务的区域。温度传感器480测量由AHU提供的空气并将温度信息提供给温度调节器系统控制器90。
通过包含变化检测器66和重置控制68，AHU在运行中的突变的影响是有限的。变化检测器66接收来自温度调节器控制环的信息以确定在AHU的运行中是否发生了突变。例如，风门852的最佳的风门开度(opening)可能突然从30％开口变化为60％开口。然后，变化检测器66触发重置控制68，以在预定的时间内迫使设定的输入进入高通滤波器86，从而减少ESC环76为了适应AHU运行中的变化而需要的时间。应当理解的是ESC环76的功能可利用电子电路、存储于数字处理电路中的软件或者它们的结合来实现。
现在参照图8，根据典型实施例，示出了被配置为补偿AHU运行中的突变的用于AHU的控制系统的框图。AHU控制器410接收来自管理控制器404的温度设定值。温度设定值被用来驱动由温度调节器系统控制器90、温度调节器系统952和温度传感器480构成的控制环。温度调节器系统控制器90将由温度传感器480测量的温度与由管理控制器404提供的设定温度进行比较。为了将由AHU提供的空气的温度驱动为设定值，来自控制器90的温度调节器命令信号被发送到温度调节器系统952以提供机械制热或制冷。
AHU控制410还包括ESC环860，以通过执行器850控制室外空气风门852的位置。为了最小化温度调节器系统952的能量损耗，ESC环860被耦接到温度调节器控制环。在典型的实施例中，ESC环860寻求能够通过利用室外空气将由温度调节器系统952消耗的能量最小化的风门开度(opening)的设置。性能梯度探测器(probe)862检测风门852的最佳设置和风门852当前的设置之间的差异。在典型实施例中，性能梯度探测器(probe)862利用高通滤波器、解调信号、低通滤波器和抖动信号来检测性能梯度。对梯度的积分产生执行器命令信号，以驱动执行器850达到其最佳设置。执行器850接收执行器命令信号并调节风门852，控制进入AHU的外部空气的流动。
通过包含变化检测器66和重置控制68，ESC环860的对象的运行中的突变的影响是有限的。变化检测器66确定在ESC环860的对象的运行中是否发生了突变，也就是在AHU中发生了突变，导致风门852的最佳开度也突然地改变。然后重置控制68被变化检测器66触发以限制对象运行中的突变的影响。在典型的实施例中，在一段时间内重置控制68迫使重置参数进入ESC环860。例如，重置参数可能被传送到性能梯度探测器(probe)862的输入。在另一典型实施例中，重置控制68关闭ESC环860，如果变化检测器66检测到AHU运行中的突变再打开。
参照图9，根据典型的实施例，示出了图8中的控制器410的详细的方块图。控制器410被示出包含处理电路418。处理电路418被示出包含处理器414和存储器416。处理电路418可能被可传送地(communicably)与风扇控制输出456、冷水阀输出454、制热阀输出452、执行器命令458、温度输入450和通信端口412耦接。根据不同的典型实施例，处理电路418可能为一般用途的处理器、专用处理器、包含一个或更多处理元件的电路、一组分布式处理元件、一组被配置来进行处理的分布式计算机等等。处理器414可能为或者包括用来进行数据处理和/或信号处理的任何数目的元件。
存储器416(例如，存储单元、内存设备、存储设备等等)可能为一个或更多的用来存储数据和/或计算机代码的设备，数据和/或计算机代码是为了完成和/或促进在本文中描述的各种程序，包括利用极值搜索逻辑来控制AHU的程序。存储器416可包括易失性存储器和/或非易失性存储器。存储器416可包括数据库模块、目标代码模块、脚本模块和/或任何其它类型的用来支持在本文中描述的各种动作的信息结构。根据典型的实施例，过去、当前或者将来的任何分布式的和/或本地存储设备都可被本文的系统和方法所利用。根据典型的实施例，存储器416可传送地连接至处理器414(例如通过电路或其它连接)并包含用来执行本文描述的一个或更多的程序的计算机代码。存储器416可包括关于控制环的运行的各种数据(例如，之前的设定值、关于用来将当前值调整为设定值的能量的之前的性能曲线等等)。
在典型的实施例中，如图8所描述的控制器410的功能可利用存储于处理电路418的存储器416内的软件来实现。管理控制器404通过通信端口412向控制器410提供设定值。温度传感器418(图8)将温度输入450提供给控制器410，其将测量的温度与设定值温度进行比较。在典型的实施例中，温度调节器命令被发送给冷水阀输出454以冷却AHU内部的空气。通过执行器命令458极值搜索控制策略860可被用来控制用于风门852的执行器850。在典型的实施例中，用于风门852的最佳设置的变化被检测并且关于ESC环860的参数被重置。重置参数可通过对存储在存储器416中的ESC环860的历史最佳参数进行平均计算来确定。重置参数也可通过存储并重复利用与对象的运行中突变发生之前的时间段相对应的ESC环860的最佳参数来确定。在另一典型实施例中，如果在对象的运行中检测到突变，ESC控制环就被重置。
图10示出了根据典型的实施例的用于极值搜索控制策略控制的AHU的性能图(performance maps)的曲线图。尽管ESC系统中的实际的性能图(performance maps)一般是未知的，但是对应于性能图1002的极值中的转移，曲线图1000示例性地说明了AHU运行中的突变。例如，性能图1002的极值发生于40％的风门开度，也就是当室外空气风门打开40％时，AHU所需要的机械制冷能量为最小。极值搜索控制策略将检测实际的风门开度和40％之间的性能梯度，性能梯度然后被用来驱使风门开度达到最佳设置40％。
在说明性的例子中，如果对象运行中发生了突变，性能图1002可能突然转变为性能图1004。性能图1004具有对应于60％的风门开度的极值。极值搜索控制策略将最终适应于新的极值，但是该策略为了适应所花的时间意味着不必要的能量将被AHU消耗。重置极值搜索控制策略的参数或者重置策略自身，减少了极值搜索控制策略收敛于新极值所需要的时间。在典型的实施例中，利用关于之前的用于控制程序的最佳设置(极值)的历史数据来确定重置参数。再回到从性能图1002到性能图1004的突变的例子，极值搜索控制策略在短时间内可利用与40％的开度相对应的重置参数。在另一典型实施例中，极值搜索控制策略利用关于控制程序的历史数据的平均值来确定重置参数。
在本申请中描述的重置控制可被应用到许多不同的HVAC结构中。例如，一个或者多个风门可被用来控制贯穿AHU和/或AHU内部的气流。极值搜索控制策略可被用来控制该一个或者更多的风门，以将AHU的能量消耗降为最小。再回到图2，被用来减少AHU的能量消耗的空气的量可通过排气风门460、再循环空气风门462和室外空气入口风门464的组合来调节。例如，如果θex，θre，和θout分别表示风门460、462和464完全打开位置的转折点，则风门位置可用下式相互关联：
θre＝1-θex
θout＝1-θre＝θex
在该例子中，各风门开度之间的关系使得ESC可被用来优化任何风门的控制，因为一个风门的开度的优化导致所有的风门的开度的优化。
然而在另一典型实施例中，一个或更多的风门具有固定的位置而其它的风门的开度是可变的且相互关联的。在该实施例中，用于风门460、462和464的风门位置可表达如下：
θout＝1，θex＝来自ESC的操纵量，且θre＝1-θex
在该例子中，ESC被用来优化风门460的控制，以将AHU的能量消耗减为最小，而室外空气入口风门464仍保持为完全打开，且风门462根据风门460而变化。因此ESC能够被用来优化AHU中的任何具有固定位置的风门和相互关联的可变位置的风门的组合，其中ESC被用来控制这些可变位置的风门中的一个或多个。
ESC有时还可直接控制不止一个的风门。例如，多个ESC控制器可被用来控制多个独立的风门。替代地，带有多个输入和/或输出的单个ESC控制器可被用来调节多个独立的风门。由极值搜索控制策略控制的AHU中的风门可包括、但不局限于外部空气入口风门、再循环空气风门、排气风门或者它们的组合。
在不同的典型的实施例中说明的系统的结构和布置以及方法都只是示例性的说明。尽管只有少数的实施例在本文中被详细描述，但是可进行许多修正。所有的这类修正都被确定为包含在当前公开的范围之内。根据选择的实施例，任何程序或方法步骤的次序或顺序可被改变或者重新排序。在典型实施例的设计、运行条件和布置上可做出其它替代、修正、改变和省略，而不脱离当前公开的范围。
在当前公开的范围内的实施例包括程序产品，程序产品包含用来承载或者在其上存储可被机器执行的指令或者数据结构的机器可读介质。这样的机器可读介质可以为任何能够获得的可被一般用途或者特殊用途的计算机或者其它带有处理器的机器访问的介质。举例来说，这类机器可读的介质可包含RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或者其它光盘存储器、磁盘存储器或者其它磁盘存储设备，或者任何能够用来以可被机器执行的指令或者数据结构的形式承载或者存储目标程序代码的、并可被一般用途或者特殊用途的计算机或者其它带有处理器的机器所访问的其它介质。当信息通过网络或者其它通信连接(硬连线的、无线的或者硬连线的或无线的结合)传送或者提供给机器，机器适当地将该连接视为机器可读介质。因而，任何这类的连接合适地被叫做机器可读介质。以上的结合也包含在机器可读介质的范围之内。可被机器执行的指令包含，例如，会使得一般用途计算机、特殊用途计算机或者特殊用途的处理机器来执行一定功能或者一组功能的指令和数据。
应当注意，尽管附图显示了方法步骤的具体顺序，但是步骤的顺序可不同于所描述的。而且两个或更多的步骤可并行执行或者可局部并行执行。这种变化取决于所选择的软件和硬件系统以及设计者的选择。所有的这类变形都是在本文公开的范围之内。同样地，软件实现可采用带有基于规则的逻辑和其它逻辑的标准编程技术来完成，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决定步骤。

Claims (12)

1.一种优化用于对象的控制程序的方法，该方法包括：
利用极值搜索控制策略来操作所述对象；
检测所述对象运行中的突变；以及
通过重置所述极值搜索控制策略，利用电路来补偿所述对象运行中的突变；
其中重置所述极值搜索控制策略包括：
向用于所述极值搜索控制策略的电路提供重置参数，其中该重置参数减少所述极值搜索控制策略为了适应所述突变所需要的时间量；
其中向用于所述极值搜索控制策略的电路提供重置参数包括：
将所述重置参数提供给用于该极值搜索控制策略的电路的高通滤波器。
2.如权利要求1所述的方法，其中检测所述对象运行中的突变包括：
在定义的时间段内检测所述对象的性能中的大于或者等于2％的变化。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
从存储器找回关于由所述极值搜索控制策略先前确定的一个或更多的最佳的对象设置的历史数据；并且
利用该历史数据来确定所述重置参数。
4.如权利要求1所述的方法，其中以3倍或者4倍于所述极值搜索控制策略的抖动周期提供所述重置参数。
5.如权利要求1所述的方法，其中重置该极值搜索控制策略包括：
关闭和开启所述极值控制策略。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述对象为被配置用来调节温度、并由被配置为用来向温度调节器提供控制信号的控制器所控制的空气调节单元，其中该空气调节单元还包括由执行器控制的风门，并且其中所述极值搜索控制策略被用来操作所述执行器。
7.如权利要求6所述的方法，其中检测所述对象运行中的突变包括：
检测超过几分钟的所述对象的性能中的大于或者等于2％的变化。
8.一种用来控制对象的控制器，该控制器包括：
被配置为利用极值搜索控制策略来操作所述对象的电路，该电路被配置来检测所述对象运行中的突变，并且该电路还被配置为通过重置所述极值搜索控制策略来补偿所述突变；
其中所述电路还被配置为向所述极值搜索控制策略提供重置参数，其中该重置参数减少所述极值搜索控制策略为了适应所述突变而需要的时间量，并且其中所述控制器还包括用来提供所述极值搜索控制策略的电路，其中用来提供所述极值搜索控制策略的电路包括高通滤波器，并且其中该高通滤波器被配置为接收所述重置参数作为输入。
9.如权利要求8所述的控制器，其中所述突变为在定义时间段内大于或者等于2％的突变。
10.如权利要求8所述的控制器，其中所述利用极值搜索控制策略来操作所述对象的电路进一步被配置为以3倍至4倍于所述极值搜索控制策略的抖动周期向所述极值搜索控制策略提供所述重置参数。
11.如权利要求9所述的控制器，其中所述利用极值搜索控制策略来操作所述对象的电路进一步被配置为通过关闭然后再开启所述极值搜索控制策略来重置所述极值搜索控制策略。
12.如权利要求9所述的控制器，其中所述对象为被配置用来调节温度、并由被配置为用来向温度调节器提供控制信号的控制器所控制的空气调节单元，其中该空气调节单元还包括由执行器控制的风门，其中该电路还被配置来利用所述极值搜索控制策略操作该执行器，并且其中所述突变为超过几分钟的所述对象的性能中的大于或等于2％的变化。
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