一種自學習型的溫度精密控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動控制方法范疇，尤其是精密檢測中對溫度的有效精密控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)PID控制原理簡單，使用方便，適應性強，可以廣泛地應用于各種工業(yè)過程，但是，傳統(tǒng)PID控制也有缺點，如:參數(shù)調(diào)節(jié)需要一定的過程，最優(yōu)參數(shù)的選取比較困難，對于時變、非線性的被控系統(tǒng)，其精確的數(shù)學模型難以建立，使用傳統(tǒng)的PID控制不能得到理想的控制效果。在精密檢測過程中，溫度是重要的控制參數(shù)之一，對溫度的有效控制對于保證檢測質(zhì)量具有重大的現(xiàn)實意義和理論價值。
[0003]本發(fā)明是利用PID控制參數(shù)與功率輸出OPH的自動平衡學習，實現(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，通過實用化實現(xiàn)每個控溫點±0.005°C偏差的精密控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于對一種自學習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的自動平衡學習，實現(xiàn)被控對象溫度的精密控制。
[0005]本發(fā)明是通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0006]一種自學習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)精密測溫裝置由二等標準鉑電阻溫度計檢測被控對象溫度，二等標準鉑電阻溫度計對應溫度變化輸出電阻變化信號，采用71/2位高精度數(shù)表進行測量并通過RS232串口輸出數(shù)字量信號；
[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)有自學習型調(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，通過內(nèi)查分度表線性計算為溫度值，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)計算控制輸出；自學習型調(diào)節(jié)模塊自動根據(jù)控溫誤差e和溫度變化率ec自動調(diào)節(jié)并確定每個控溫點的比例增益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及自學習型調(diào)節(jié)模塊功率限制信號進行功率控制驅(qū)動；
[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)學習代替常規(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，控制加熱組件220VAC電源的通斷實現(xiàn)被控對象溫度的精密控制。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，通過PID控制參數(shù)與功率輸出OPH自動平衡學習的溫度精密控制方法自動根據(jù)控溫誤差e和溫度變化率ec自動調(diào)節(jié)并確定每個控溫點的比例增益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)定值自動查詢數(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；對于時變、非線性的被控系統(tǒng)，其精確的數(shù)學模型難以建立等關(guān)鍵難題。實現(xiàn)了精密檢測中全控溫段每個控溫點±0.005°C偏差的精密控制。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明的自學習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。
【具體實施方式】
[0015]見圖1，一種自學習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)精密測溫裝置由二等標準鉑電阻溫度計11檢測被控對象溫度，二等標準鉑電阻溫度計11對應溫度變化輸出電阻變化信號，采用71/2位高精度數(shù)表12進行測量并通過RS232串口輸出數(shù)字量信號；
[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)有自學習型調(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，通過內(nèi)查分度表線性計算為溫度值，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)計算控制輸出；自學習型調(diào)節(jié)模塊15自動根據(jù)控溫誤差e和溫度變化率ec自動調(diào)節(jié)并確定每個控溫點的比例增益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控制輸出信號及自學習型調(diào)節(jié)模塊15功率限制信號進行功率控制驅(qū)動；
[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)學習代替常規(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，控制加熱組件220VAC電源的通斷實現(xiàn)被控對象溫度的精密控制。
[0020]溫度精密控制裝置為本發(fā)明一種自學習型的溫度精密控制方法的核心，其自動根據(jù)控溫誤差e和溫度變化率ec自動調(diào)節(jié)并確定每個控溫點的比例增益P、積分增益1、微分增益D和功率輸出OPH原理如下:
[0021]1.自學習型的溫度精密控制方法原理(見圖2)
[0022]以實際溫度與設(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調(diào)節(jié)并確定每個控溫點的比例增益P、積分增益1、微分增益D和功率輸出OPH滿足不同時刻被控對象溫度精密控制對PID參數(shù)及功率輸出整定的要求。便構(gòu)成了可實現(xiàn)自學習型的溫度精密控制裝置。
[0023]2.控制邏輯策略(見圖3)
[0024]2.1按公式計算控溫誤差e (控溫誤差e =設(shè)定溫度T-實際溫度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速度，功率輸出原則選擇滿功率(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