温度控制装置、温度控制方法和加热非燃烧烟具制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于加热非燃烧烟具的温度控制装置。所述温度控制装置包括微处理器，所述微处理器包括选择器和混合控制单元，所述混合控制单元包括比例积分微分控制器和模糊控制器，当所述加热非燃烧烟具的发热片的实时温度值与设定温度值的温度偏差值超出预定偏差范围时，所述选择器选择所述模糊控制器以控制所述发热片的温度，当所述加热非燃烧烟具的发热片的实时温度值与设定温度值的温度偏差值在预定偏差范围内时，所述选择器选择所述比例积分微分控制器以控制所述发热片的温度。

【技术实现步骤摘要】
温度控制装置、温度控制方法和加热非燃烧烟具
本专利技术涉及一种温度控制装置和温度控制方法，尤其涉及一种用于加热非燃烧烟具的温度控制装置和温度控制方法。
技术介绍
目前市面上的加热非燃烧烟具所能做到的温度误差范围一般都在正负5度左右，这个温度误差范围目前能够被大多数的公司和用户所接受。但是对于加热非燃烧烟具来说，温度是影响口感的一个关键因素，温度的误差直接影响了产品的加热曲线，会导致有些地方烘烤充分，而有些地方却完全没有烤到。
技术实现思路
针对市面上产品温度误差大的问题，本专利技术提出了一种加热非燃烧烟具，采用精准的温度控制装置，实现精准的温度控制。本专利技术的温度控制装置采用PID和Fuzzy混合控制，从而实现精准的温度控制。精准的温度能使烟草完全烘烤充分，直接提升用户的体验度。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于加热非燃烧烟具的温度控制装置，所述温度控制装置包括微处理器，所述微处理器包括选择器和混合控制单元，所述混合控制单元包括比例积分微分控制器和模糊控制器，当所述加热非燃烧烟具的发热片的实时温度值与设定温度值的温度偏差值超出预定偏差范围时，所述选择器选择所述模糊控制器以控制所述发热片的温度，当所述加热非燃烧烟具的发热片的实时温度值与设定温度值的温度偏差值在预定偏差范围内时，所述选择器选择所述比例积分微分控制器以控制所述发热片的温度。作为优选，所述温度控制装置还包括取样电路和放大电路，在所述加热非燃烧烟具加热时，所述发热片的实时温度信号经取样电路和放大电路后进入所述微处理器以获得所述发热片的实时温度值。作为优选，所述温度控制装置还包括脉冲宽度调制器和温控电路，所述混合控制单元的输出量输入到所述脉冲宽度调制器，以控制所述温控电路对所述发热片的加热。作为优选，所述预定偏差范围设定在-10度至10度之间，从而将温度误差限制在正负1度以内。根据本专利技术的另一方面，提供一种加热非燃烧烟具，其特征在于，所述加热非燃烧烟具包括上述温度控制装置。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于加热非燃烧烟具的温度控制方法，所述温度控制方法采用上述控制装置，所述温度控制装置包括微处理器，所述微处理器包括选择器和混合控制单元，所述混合控制单元包括比例积分微分控制器和模糊控制器，所述温度控制方法包括以下步骤：采用选择器根据所述加热非燃烧烟具的发热片的实时温度值与设定温度值的温度偏差值对所述混合控制单元进行选择，当所述温度偏差值超出预定偏差范围时，所述选择器选择所述模糊控制器以控制所述发热片的温度，当所述温度偏差值在预定偏差范围内时，所述选择器选择所述比例积分微分控制器以控制所述发热片的温度。附图说明图1示出了用于本专利技术的加热非燃烧烟具的温度控制装置的方框图。图2示出了根据本专利技术温度控制装置所采用的包括混合控制单元的微处理器的局部方框图。具体实施方式图1示出了用于本专利技术的加热非燃烧烟具的温度控制装置的方框图。首先，要进行温度控制，就必须先采集并计算出加热非燃烧烟具的发热片的实时温度。如图1所示，微控制单元(MCU)1是整个系统的核心，信号的采集以及所有外围器件的控制都由MCU1来完成。系统加热时，信号先会经过取样电路2，再通过放大电路3将信号放大，MCU1才能采集到。因为芯片本身工艺的问题，实际精度一般达不到理论值，所以信号必须要经过放大处理才能被MCU1接收。MCU1将接收到的信息进行整合计算出发热片的实时电阻值。发热片的电阻值和温度是成正比对应关系的，温度越高，电阻值就越大。根据算出来的电阻值，结合发热片规格对应公式便能求出发热片的实时温度值，其中，R25为常温电阻，ΔR为电阻变化量，ΔT为温度变化量。上述控温算法结合比例积分微分控制装置(PID)的控制原理、模糊控制(Fuzzy)的控制原理、PWM脉宽调制原理，由MCU1来分配资源，达到控温最大合理化，从而缩小偏差值，使当前温度与设定温度逐步趋于稳定，并最终两者之间差值的绝对值在1度以内。具体地，温度控制一般最后由PWM进行调节，在一个周期内，调整其高低电平所占比例就可以改变输出电压，高电平所占比例越高，输出电压也就越大，电流也相应的更大，温度升高的也就越快，相反，高电平所占比例越低，输出电压就小，那温度升高的就会缓慢。但是，实际上，发热片在温度升高的同时一边也在散热，如果PWM脉宽设定值小了，就有可能导致温度到不了设定温度，而如果脉宽设定太大，则上冲温度太高。等温度自己缓慢降下来临近设定温度时，再调整PWM脉宽，则发热片重新加热，可是因为加热非燃烧产品选用的发热片阻值都是很小的，稍微一加热温度马上会上升很多，这就造成温度上下偏差震荡大。本专利技术中采用PID控制和Fuzzy控制来实现精准控温，使PWM输出稳定。图2示出了根据本专利技术的温度控制装置所采用的包括Fuzzy-PID混合控制单元的微处理器的局部方框图。该微处理器包括选择器5、PID控制器6、Fuzzy控制器7。选择器5根据发热片的实时温度值与设定温度值的温度偏差值选择不同的温度控制器，从而对控制对象例如发热片进行控制。首先介绍PID控制原理，PID调温最重要的三个参数比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd，温度调节实际就是调整这三个参数的值。Kp：比例放大倍数，它的作用是根据当前温度值和设定温度值的差值按照一定比例放大后得到控制量。就是温度偏差值很大时，Kp输出控制量就大，当温度偏差值越来越小时，Kp输出控制量也慢慢变小，当实际温度超过设定温度时，Kp输出控制量为0，不加热让其自然冷却。Ki是积分项，当温度快到设定温度时，因为环境温度通常很低，发热体在加热同时也是在散热的，当Kp提供的控制量刚好抵消散失到空气中的热量时候，温度就恒定了，但与设定温度可能还会有几度的差值。那Ki的作用就是减小这段差值的，消除稳态误差，使温度更接近于设定温度。Ki随着时间积分在不断增加，当控制量超过一定值时候，系统温度就会重新开始上升，但是因为积分从一开始加热就开始累积，所以Ki的作用也会导致温度有一定的超调。Kd是对时间的微分量，它是对温度上升的一种速度趋势判断。发热体在加热过程中，即使停止加热，温度依然不会立即停止上升，而通过微分量预测上升的速度，对输出的控制量进行适当的减小，可以有效的防止温度上冲过头的情况出现。在PID控制器6中，输入量在经过比例、积分、微分三重运算之后，得到的输出量直接赋值给到PWM，然后PWM会控制发热片的加热，也就是控制了温度的恒定，从而缩小温度偏差值，也就是减小温度上下震荡。PID控制器6能够实现精准控温，但是又不能整个加热过程都用PID控制器6来控制，因为PID控制器6对于温度升高很快的产品会失效，上冲温度和震荡温度也是很大的，PID控制器6只对温度升高缓慢的发热体能起到很好的控制效果。PID控制器6本质是线性控制，而Fuzzy控制器7不需要知道被控对象的精确模型，参数可以自动调整，易于控制非线性对象。所以将PID控制器6和Fuzzy控制器7两者结合起来对发热片进行控制，就可以很好地控制发热片的温度曲线为一条线性直线。在大温度偏差范围内采用模糊控制器7，在小温度偏差范围内转换成PID控制器。这样做主要是因为在温控的初始阶段，系统的温度偏差会比较大，此时Fuzzy控制器7的主要目的是消除温度偏差，而当控制过程趋于稳定阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于加热非燃烧烟具的温度控制装置，所述温度控制装置包括微处理器，其特征在于，所述微处理器包括选择器和混合控制单元，所述混合控制单元包括比例积分微分控制器和模糊控制器，当所述加热非燃烧烟具的发热片的实时温度值与设定温度值的温度偏差值超出预定偏差范围时，所述选择器选择所述模糊控制器以控制所述发热片的温度，当所述加热非燃烧烟具的发热片的实时温度值与设定温度值的温度偏差值在预定偏差范围内时，所述选择器选择所述比例积分微分控制器以控制所述发热片的温度。

【技术特征摘要】
1.一种用于加热非燃烧烟具的温度控制装置，所述温度控制装置包括微处理器，其特征在于，所述微处理器包括选择器和混合控制单元，所述混合控制单元包括比例积分微分控制器和模糊控制器，当所述加热非燃烧烟具的发热片的实时温度值与设定温度值的温度偏差值超出预定偏差范围时，所述选择器选择所述模糊控制器以控制所述发热片的温度，当所述加热非燃烧烟具的发热片的实时温度值与设定温度值的温度偏差值在预定偏差范围内时，所述选择器选择所述比例积分微分控制器以控制所述发热片的温度。2.根据权利要求1所述的用于加热非燃烧烟具的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括取样电路和放大电路，在所述加热非燃烧烟具加热时，所述发热片的实时温度信号经取样电路和放大电路后进入所述微处理器以获得所述发热片的实时温度值。3.根据权利要求1所述的用于加热非燃烧烟具的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括脉冲宽度调制器和温控电路，所述混合控制单元的输出量输入到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹小龙，
申请(专利权)人：绿烟实业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44