基于傳遞函數(shù)的溫度控制器仿真測試方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自動控制和空氣調節(jié)領域，特別涉及一種基于傳遞函數(shù)的溫度控 制器仿真測試方法。
【背景技術】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，控制領域受到人們廣泛的關注，在溫度控制器仿真領 域，新的溫度控制器研發(fā)過程，人們需要對控制器進行測試，但是溫度控制器測試就需要有 一個可以調節(jié)空氣溫度的房間，這樣的房間投資很大，而且房間的慣性系數(shù)和時滯常數(shù)都 是固定的不可以調節(jié)。人們迫切需求一種更快，更準，更便捷的系統(tǒng)來模擬各種實際環(huán)境。
[0003] 隨著溫度控制器在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應用，溫控器的開發(fā)和運用也越來越 受到重視。在溫控系統(tǒng)中，被控對象是不可或缺的重要組成部分。只有在存在被控對象的 條件下，溫控器的特性才能充分被測試。
[0004] 這種基于傳遞函數(shù)的溫度控制器測試系統(tǒng)，在這種需求下必將應運而生，為國民 的生產(chǎn)發(fā)展服務。它采用一階傳遞函數(shù)數(shù)學模型來代替具備空氣調節(jié)功能的房間，用軟件 加硬件的方式將模擬的信號模擬量信號輸出的方式輸出給被測溫度控制器，而溫度控制器 輸出的模擬量信號通過模擬量輸入通道輸入軟件系統(tǒng)。而使得設計人員能夠在計算機上完 成溫控器的測試。計算機仿真對象與實物對象相比，具有很多的優(yōu)點，如制作方便、安全性 高、投資風險低、研究時間短等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是針對開發(fā)溫控器產(chǎn)品時進行模擬測試需要消耗大量人力和財力的問題， 提出了一種基于傳遞函數(shù)的溫度控制器仿真測試方法，采用計算機軟件和硬件資源及USB 數(shù)據(jù)采集板卡代替溫控器測試系統(tǒng)中的被控對象。
[0006] 本發(fā)明的技術方案為：一種基于傳遞函數(shù)的溫度控制器仿真測試方法，具體包括 如下步驟： 1) 建立基于傳遞函數(shù)的溫控器仿真系統(tǒng)：計算機與數(shù)據(jù)采集板卡連接，數(shù)據(jù)采集板卡 上數(shù)字量接口和模擬量接口分別可接待測溫控器的數(shù)字量或模擬量，計算機有溫度顯示界 面，數(shù)據(jù)采集板卡輸出的溫度值輸入待測溫控器； 2) 基于傳遞函數(shù)的溫控器仿真系統(tǒng)作為待測溫度控制器的被控對象，與待測溫度控制 器形成一個模擬的閉環(huán)控制系統(tǒng)； 3) 待測溫控器上設定溫度值并通過溫控器面板顯示，待測溫控器輸出控制量，通過數(shù) 據(jù)采集板卡到計算機內(nèi)進行仿真計算； 4) 計算機通過步驟3)待測溫控器輸出控制量乘對應的執(zhí)行元件一階傳遞函數(shù)再經(jīng)過 拉普拉斯逆變換得到對應的溫度值； 5)，重復進行1)至4)，對比步驟3)中設定溫度與計算機模擬所得溫度值的差值，得 到待測溫控器的控制精度，并根據(jù)差值調整待測控制器參數(shù)，直到滿足待測控制器的控制 精度。
[0007] 所述計算機模擬預測控制器輸出為
【主權項】
1. 一種基于傳遞函數(shù)的溫度控制器仿真測試方法，，其特征在于，具體包括如下步驟： 1) 建立基于傳遞函數(shù)的溫控器仿真系統(tǒng)：計算機與數(shù)據(jù)采集板卡連接，數(shù)據(jù)采集板卡 上數(shù)字量接口和模擬量接口分別可接待測溫控器的數(shù)字量或模擬量，計算機有溫度顯示界 面，數(shù)據(jù)采集板卡輸出的溫度值輸入待測溫控器； 2) 基于傳遞函數(shù)的溫控器仿真系統(tǒng)作為待測溫度控制器的被控對象，與待測溫度控制 器形成一個模擬的閉環(huán)控制系統(tǒng)； 3) 待測溫控器上設定溫度值并通過溫控器面板顯示，待測溫控器輸出控制量，通過數(shù) 據(jù)采集板卡到計算機內(nèi)進行仿真計算； 4) 計算機通過步驟3)待測溫控器輸出控制量乘對應的執(zhí)行元件一階傳遞函數(shù)再經(jīng)過 拉普拉斯逆變換得到對應的溫度值； 5)，重復進行1)至4)，對比步驟3)中設定溫度與計算機模擬所得溫度值的差值，得 到待測溫控器的控制精度，并根據(jù)差值調整待測控制器參數(shù)，直到滿足待測控制器的控制 精度。
2. 根據(jù)權利要求1所述基于傳遞函數(shù)的溫度控制器仿真測試方法，其特征在于，所述 計算機模擬預測控制器輸出為C(S) =G(S) *R(S), 其中待測溫控器輸出執(zhí)行元件的一階傳遞函數(shù)為
待測控制器輸出的函數(shù)為
輸出經(jīng)拉普拉斯逆變換的時域表達式為
式中h(t)為t時刻模擬的溫度值輸出； 4為0時刻的溫度，即初始仿真溫度K為放大系數(shù)，根據(jù)被仿真的對象可以在軟件中設置； T為時間常數(shù)，根據(jù)被仿真的對象可以在軟件中設置； T-為延遲時間，根據(jù)被仿真的對象可以在軟件中設置； I為數(shù)據(jù)采集板卡的輸入的電壓V轉化成的0-100%的數(shù)字量I;t為時間。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于傳遞函數(shù)的溫度控制器仿真測試方法，計算機與數(shù)據(jù)采集板卡連接，數(shù)據(jù)采集板卡上數(shù)字量接口和模擬量接口分別可接待測溫控器的數(shù)字量和模擬量，計算機有溫度顯示界面，數(shù)據(jù)采集板卡輸出的溫度值輸入待測溫控器；計算機軟件和數(shù)據(jù)采集板卡構成待測溫度控制器的被控對象，與待測溫控器形成一個模擬的閉環(huán)控制系統(tǒng)，來檢測校準待測溫度控制器的參數(shù)。仿真一個被溫度控制器控制的被控對象?？呻S時隨地對待測系統(tǒng)進行仿真模擬測試，不需要進行大規(guī)模的投資一個可以控制溫度的實驗室，仿真測試可靠性高，測試過程快，能耗低。
【IPC分類】G05B23-02
【公開號】CN104571086
【申請?zhí)枴緾N201410814092
【發(fā)明人】王非, 翁文兵, 孫孝花, 鄒思, 程斌, 槐曉強, 閆濤
【申請人】上海理工大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月24日