一種自學(xué)習(xí)型的溫度精密控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)控制方法范疇，尤其是精密檢測(cè)中對(duì)溫度的有效精密控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)PID控制原理簡(jiǎn)單，使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)，可以廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)過(guò)程，但是，傳統(tǒng)PID控制也有缺點(diǎn)，如:參數(shù)調(diào)節(jié)需要一定的過(guò)程，最優(yōu)參數(shù)的選取比較困難，對(duì)于時(shí)變、非線性的被控系統(tǒng)，其精確的數(shù)學(xué)模型難以建立，使用傳統(tǒng)的PID控制不能得到理想的控制效果。在精密檢測(cè)過(guò)程中，溫度是重要的控制參數(shù)之一，對(duì)溫度的有效控制對(duì)于保證檢測(cè)質(zhì)量具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。
[0003]本發(fā)明是利用PID控制參數(shù)與功率輸出OPH的自動(dòng)平衡學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)溫度的精密控制，是溫度精密控制方法的創(chuàng)新探索及嘗試，通過(guò)實(shí)用化實(shí)現(xiàn)每個(gè)控溫點(diǎn)±0.005°C偏差的精密控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于對(duì)一種自學(xué)習(xí)型的溫度精密控制方法的創(chuàng)新探索及嘗試，利用PID控制參數(shù)(比例增益P、積分增益1、微分增益D)與功率輸出OPH的自動(dòng)平衡學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象溫度的精密控制。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種自學(xué)習(xí)型的溫度精密控制方法，本發(fā)明特征是，該方法為:由精密測(cè)溫裝置、溫度精密控制裝置、固態(tài)繼電器加熱控制裝置依序連接組成；其中:
[0007]I)精密測(cè)溫裝置由二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢測(cè)被控對(duì)象溫度，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)對(duì)應(yīng)溫度變化輸出電阻變化信號(hào)，采用71/2位高精度數(shù)表進(jìn)行測(cè)量并通過(guò)RS232串口輸出數(shù)字量信號(hào)；
[0008]2)、溫度精密控制裝置由溫度轉(zhuǎn)換模塊、PID控制模塊、功率輸出模塊依序連接組成；設(shè)有自學(xué)習(xí)型調(diào)節(jié)模塊分別與PID控制模塊、功率輸出模塊連接；其中溫度轉(zhuǎn)換模塊采集電阻變化數(shù)字量信號(hào)，通過(guò)內(nèi)查分度表線性計(jì)算為溫度值，該溫度值精確到0.0Ol0C ；PID控制模塊根據(jù)設(shè)定溫度T與實(shí)際溫度t的控溫誤差e按一階慣性滯后環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)計(jì)算控制輸出；自學(xué)習(xí)型調(diào)節(jié)模塊自動(dòng)根據(jù)控溫誤差e和溫度變化率ec自動(dòng)調(diào)節(jié)并確定每個(gè)控溫點(diǎn)的比例增益P、積分增益1、微分增益D和功率輸出OPH ;功率輸出模塊接收PID控制模塊控制輸出信號(hào)及自學(xué)習(xí)型調(diào)節(jié)模塊功率限制信號(hào)進(jìn)行功率控制驅(qū)動(dòng)；
[0009]溫度精密控制裝置利用嵌入式ARM處理器的高速處理能力及智能控制參數(shù)學(xué)習(xí)代替常規(guī)PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)提高溫度控制精度；
[0010]3)、固態(tài)繼電器加熱控制裝置接受功率輸出信號(hào)，控制加熱組件220VAC電源的通斷實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象溫度的精密控制。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)PID控制參數(shù)與功率輸出OPH自動(dòng)平衡學(xué)習(xí)的溫度精密控制方法自動(dòng)根據(jù)控溫誤差e和溫度變化率ec自動(dòng)調(diào)節(jié)并確定每個(gè)控溫點(diǎn)的比例增益P、積分增益1、微分增益D和功率輸出OPH參數(shù)，可形成全控溫段控制參數(shù)數(shù)據(jù)表，溫度精密控制裝置根據(jù)溫度設(shè)定值自動(dòng)查詢(xún)數(shù)據(jù)表并調(diào)用PID參數(shù)及功率輸出參數(shù)。解決了傳統(tǒng)PID控制最優(yōu)參數(shù)選取比較困難；對(duì)于時(shí)變、非線性的被控系統(tǒng)，其精確的數(shù)學(xué)模型難以建立等關(guān)鍵難題。實(shí)現(xiàn)了精密檢測(cè)中全控溫段每個(gè)控溫點(diǎn)±0.005°C偏差的精密控制。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明的自學(xué)習(xí)型的溫度精密控制方法原理圖；
[0014]圖3是本發(fā)明的控制邏輯圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]見(jiàn)圖1，一種自學(xué)習(xí)型的溫度精密控制方法，本發(fā)明特征是，該方法為:由精密測(cè)溫裝置、溫度精密控制裝置、固態(tài)繼電器加熱控制裝置依序連接組成；其中:
[0016]I)精密測(cè)溫裝置由二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)11檢測(cè)被控對(duì)象溫度，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)11對(duì)應(yīng)溫度變化輸出電阻變化信號(hào)，采用71/2位高精度數(shù)表12進(jìn)行測(cè)量并通過(guò)RS232串口輸出數(shù)字量信號(hào)；
[0017]2)、溫度精密控制裝置由溫度轉(zhuǎn)換模塊、PID控制模塊、功率輸出模塊依序連接組成；設(shè)有自學(xué)習(xí)型調(diào)節(jié)模塊分別與PID控制模塊、功率輸出模塊連接；其中溫度轉(zhuǎn)換模塊13采集電阻變化數(shù)字量信號(hào)，通過(guò)內(nèi)查分度表線性計(jì)算為溫度值，該溫度值精確到0.0Ol0C ；PID控制模塊14根據(jù)設(shè)定溫度T與實(shí)際溫度t的控溫誤差e按一階慣性滯后環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)計(jì)算控制輸出；自學(xué)習(xí)型調(diào)節(jié)模塊15自動(dòng)根據(jù)控溫誤差e和溫度變化率ec自動(dòng)調(diào)節(jié)并確定每個(gè)控溫點(diǎn)的比例增益P、積分增益1、微分增益D和功率輸出OPH ;功率輸出模塊16接收PID控制模塊14控制輸出信號(hào)及自學(xué)習(xí)型調(diào)節(jié)模塊15功率限制信號(hào)進(jìn)行功率控制驅(qū)動(dòng)；
[0018]溫度精密控制裝置利用嵌入式ARM處理器的高速處理能力及智能控制參數(shù)學(xué)習(xí)代替常規(guī)PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)提高溫度控制精度；
[0019]3)、固態(tài)繼電器加熱控制裝置接受功率輸出信號(hào)，控制加熱組件220VAC電源的通斷實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象溫度的精密控制。
[0020]溫度精密控制裝置為本發(fā)明一種自學(xué)習(xí)型的溫度精密控制方法的核心，其自動(dòng)根據(jù)控溫誤差e和溫度變化率ec自動(dòng)調(diào)節(jié)并確定每個(gè)控溫點(diǎn)的比例增益P、積分增益1、微分增益D和功率輸出OPH原理如下:
[0021]1.自學(xué)習(xí)型的溫度精密控制方法原理(見(jiàn)圖2)
[0022]以實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的控溫誤差e和溫度變化率ec作為輸入，根據(jù)不同控溫區(qū)域，制定不同的控制邏輯策略可以自動(dòng)調(diào)節(jié)并確定每個(gè)控溫點(diǎn)的比例增益P、積分增益1、微分增益D和功率輸出OPH滿(mǎn)足不同時(shí)刻被控對(duì)象溫度精密控制對(duì)PID參數(shù)及功率輸出整定的要求。便構(gòu)成了可實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)型的溫度精密控制裝置。
[0023]2.控制邏輯策略(見(jiàn)圖3)
[0024]2.1按公式計(jì)算控溫誤差e (控溫誤差e =設(shè)定溫度T-實(shí)際溫度t)，控溫區(qū)域劃分為I區(qū)(控溫誤差e彡1°C )、II區(qū)(1°C >控溫誤差e彡0.2 V )、111區(qū)(0.2 V >控溫誤差e彡0°C )、IV區(qū)(控溫誤差e〈0°C )。
[0025]2.2 I區(qū)控制邏輯
[0026]2.2.1為加快控制裝置的響應(yīng)速度，功率輸出原則選擇滿(mǎn)功率(OPH = 100)，按模糊控制規(guī)則選擇較大的比例增益P，和較小的微分增益D。同