【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气象探测、无线电
,尤其涉及一种DMC控制双加热数字探空仪及其加热控制方法
技术介绍
高空湿度随着高度有较大的空间变化率,探空湿度传感器应具有较高的灵敏度、响应速度、体积小等特点。当探空湿度传感器在通过云、雨等高湿低温环境时容易受到影响,尤其,遇到过冷水的时候容易产生冻结,从而,影响湿度的测量结果。常规做法是给探空的湿度传感器加热,以消除在上升过程中受到的环境影响。加热过程采用PID控制算法进行控制,PID控制方法由于其具有原理简单、稳定可靠、无静差等优点,在过程控制中得到广泛应用,是较经典成熟的控制方法。但是,对具有非线性(饱和、时延、回程等)和不确定性等特征的系统很难达到预期效果,而且传统的PID控制算法很难对控制效果进行预测,存在控制精度低、鲁棒性差等缺点。Fuzzy不要求控制对象的精确数学模型,因而灵活、适应性强,可是,任何一种纯模糊控制器本质上是一种非线性PD控制,不具备积分作用,控制过程有时会出现不平滑现象,稳态误差也较难减至理想程度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是,提供一种DMC控制双加热数字探空仪及其加热控制方法,解决了目前高空气象数字探空仪在高空大气的低温低湿环境下导致的湿度传感器结露结冰的问题,提高了数字探空仪在高空气象条件下测量的精确度、可靠性,实现了快速准确的数据测量。本专利技术提供了一种DMC控制双加热数字探空仪,包括:单片机处理器、温度传感器、气压传感器、双加热湿度传感器电路、GPS模块、GPS天线、无线发射机、发射机天线以及电源模块;单片机处理器分别与温度传感器、电源模块、气压传感器、GPS模 ...
【技术保护点】
一种DMC控制双加热数字探空仪,其特征在于:包括:单片机处理器、温度传感器、气压传感器、双加热湿度传感器电路、GPS模块、GPS天线、无线发射机、发射机天线以及电源模块;单片机处理器分别与温度传感器、电源模块、气压传感器、GPS模块、无线发射机和双加热湿度传感器电路连接,所述GPS模块与GPS天线连接,所述无线发射机与发射机天线连接;双加热湿度传感器电路包括:加热电路、湿度传感器A、湿度传感器B、多路开关和振荡电路;加热电路与湿度传感器A和湿度传感器B集成在一个单独电路板上,所述的加热电路分别与湿度传感器A和湿度传感器B相连接,湿度传感器A和湿度传感器B通过加热电路交替加热,加热电路与单片机处理器连接,且单片机处理器通过DMC温度控制模型控制加热电路,所述湿度传感器A与湿度传感器B均与多路开关相连接,所述多路开关与振荡电路连接,振荡电路与单片机处理器连接,单片机处理器与多路开关连接;所述单片机处理器:用于控制GPS天线输出数字中频信号,完成GPS模块数字中频信号的处理和基带解算,获取位置、速度、时间的导航信息,同时完成对分别来自温度传感器、气压传感器、湿度传感器A和湿度传感器B的温度、 ...
【技术特征摘要】
1.一种DMC控制双加热数字探空仪,其特征在于:包括:单片机处理器、温度传感器、气压传感器、双加热湿度传感器电路、GPS模块、GPS天线、无线发射机、发射机天线以及电源模块;单片机处理器分别与温度传感器、电源模块、气压传感器、GPS模块、无线发射机和双加热湿度传感器电路连接,所述GPS模块与GPS天线连接,所述无线发射机与发射机天线连接;双加热湿度传感器电路包括:加热电路、湿度传感器A、湿度传感器B、多路开关和振荡电路;加热电路与湿度传感器A和湿度传感器B集成在一个单独电路板上,所述的加热电路分别与湿度传感器A和湿度传感器B相连接,湿度传感器A和湿度传感器B通过加热电路交替加热,加热电路与单片机处理器连接,且单片机处理器通过DMC温度控制模型控制加热电路,所述湿度传感器A与湿度传感器B均与多路开关相连接,所述多路开关与振荡电路连接,振荡电路与单片机处理器连接,单片机处理器与多路开关连接;所述单片机处理器:用于控制GPS天线输出数字中频信号,完成GPS模块数字中频信号的处理和基带解算,获取位置、速度、时间的导航信息,同时完成对分别来自温度传感器、气压传感器、湿度传感器A和湿度传感器B的温度、气压和湿度的信号采集处理,获取实时的温度、气压和湿度的信息,并完成卫星导航信息和信息的编码和调制,将调制后的无线信号发送给无线发射机,再经过发射机天线发射给地面设备;单片机处理器对加热电路的控制方法采用DMC动态矩阵控制算法。2.根据权利要求1所述的双加热数字探空仪,其特征在于:单片机处理器为STM32单片机处理器。3.根据权利要求1所述的一种DMC控制双加热数字探空仪的加热控制算法,其特征在于:DMC动态矩阵控制算法包括:包括预测模型、滚动优化、反馈校正三个部分;预测模型:DMC动态矩阵控制算法是以系统的阶跃响应模型作为预测模型的;当在系统的输入端加上一阶跃响应后,在各采样时间t=T、2T、3T、…NT分别可在系统的输出端测得一序列采样值,它们可用动态系数a1、a2、a3、…、aN来表示;其中N是阶跃响应的截断点,称为模型时域长度;N的选择应使ai(i>N)已接近其稳态值a∞;根据线性系统的比例和叠加性质,利用这一模型,可由给定的输入控制增量,预测系统未来时刻的输出;预测模型方程式(1-1):y~PM(k)=y~P0(k)+AΔuM(k)---(1-1);]]>式中:k为模型在预测时域P内的时域系数,为预测时域P的系统输出预测矢量;为预测时域P=0时的系统预测输...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙宁,张卫国,张颖超,程恩路,
申请(专利权)人:南京信息工程大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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