温度控制装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种温度控制装置，包括风扇、温度感测器、参数调整单元及比例积分微分控制器。风扇用以驱动气流而控制受控区的温度。温度感测器用以取得侦测温度值且设置于受控区，而侦测温度值用于表示受控区的温度。参数调整单元依据侦测温度值、外在环境温度值及目标温度值计算出温度误差值，并依据温度误差值及调变方程式计算出降温参数组合。比例积分微分控制器在温度误差值大于判断阈值时，依据初始参数组合控制风扇，并在该温度误差值等于或小于该判断阈值时，依据降温参数组合控制风扇。其中初始参数组合包括多个皆等于预设数值的初始参数。本发明专利技术还公开一种温度控制方法。

【技术实现步骤摘要】
温度控制装置及其方法
本专利技术关于一种温度控制装置，特别关于一种具有比例积分微分控制器的温度控制装置。
技术介绍
在服务器领域中，传统的温度控制装置由于温度感测及风扇转速调控的时间差，往往产生系统过度冷却的状况，同时导致风扇电力过度地耗费。为了降低电力的消耗，现今的温度控制装置导入回授控制技术，其中以比例积分微分(Proportional-integral-derivative，PID)控制最为常见。PID控制风扇的效果优劣主要在于控制参数的设计，而目前的控制参数设计通过重复性的设定、实验验证及调校，即通过试误法(Trialanderror)以得到参数组合，其缺点在于耗费人力及时间，且测试出的参数组合通常并非为最佳值。另外，现今的PID控制风扇仅以一组固定的参数组合来设定PID控制器内的控制参数。当控制参数设定数值较大时，在暂态响应区间(即温度一开始上升的期间)，风扇转速会因侦测到突然的温度差而急速攀升，造成过度冷却的状况；而当控制参数设定数值较小时，虽可减缓风扇转速在暂态响应区间的反应，然而暂态响应的循迹效果不佳，难以迅速进入稳态响应区间，也因此在进入稳态响应区域前，容易有温度过冲的情况。此外，固定控制参数亦易造成在稳态响应区间中风扇转速的震荡(Oscillation)现象。因此，以固定的参数组合来设定PID控制器内的控制参数并无法同时满足暂态响应区间及稳态响应区间的需求。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术提供一种温度控制装置及其控制方法以满足上述需求。依据本专利技术一实施例的温度控制装置，包括风扇、温度感测器、参数调整单元及比例积分微分(Proportional-integral-derivative，PID)控制器。风扇用以驱动气流而控制受控区的温度。温度感测器用以取得侦测温度值且设置于受控区，而侦测温度值用于表示受控区的温度。参数调整单元依据侦测温度值、外在环境温度值及目标温度值计算出温度误差值，并依据温度误差值及调变方程式计算出降温参数组合。PID控制器在温度误差值大于判断阈值时，依据初始参数组合控制风扇，并在该温度误差值等于或小于该判断阈值时，依据降温参数组合控制风扇。其中初始参数组合包括多个皆等于预设数值的初始参数。依据本专利技术一实施例的温度控制方法，适用于包括PID控制器及风扇的温度控制装置，其中温度控制装置用以控制受控区的温度。所述转速控制方法包括：取得侦测温度值，其中侦测温度值用于表示受控区的温度；依据侦测温度值、外在环境温度值及目标温度值计算得到温度误差值；依据温度误差值及调变方程式计算得到降温参数组合；当温度误差值大于判断阈值时，设定PID控制器的多个控制参数为初始参数组合以控制该风扇，其中初始参数组合包括与控制参数数量相同的多个初始参数，且所述初始参数皆等于一预设数值；以及当温度误差值等于或小于判断阈值时，依据降温参数组合设定PID控制器的控制参数以控制风扇。通过上述结构，本专利技术所公开的温度控制装置及其控制方法，在受控区初启动时以初始参数组合控制风扇，并在温度误差值等于或小于判断阈值时，依据温度误差值及调变方程式动态地调整PID控制器的控制参数，避免在暂态响应区间内，风扇转速因温度差及控制参数的加乘而急剧攀升进而导致过度冷却的情况，也可避免在进入稳态响应区域前环境温度过冲的情况，以及降低在稳态响应区间中，风扇转速的震荡现象。此外，通过温度控制装置自动运算取得PID控制参数的控制方式，不仅可以达到优化控制，还降低由操作人员执行参数调校的人力成本。以上关于本
技术实现思路
的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本专利技术的精神与原理，并且提供本专利技术的权利要求书更进一步的解释。附图说明图1为根据本专利技术一实施例所绘示的温度控制装置的功能方块图。图2为根据本专利技术一实施例所绘示的温度控制方法的流程图。图3A为根据本专利技术一实施例及现有技术所绘示的温度控制方法的时间-风扇占空比图。图3B为根据本专利技术一实施例及现有技术所绘示的温度控制方法的时间-温度图。其中，附图标记：1温度控制装置11风扇13温度感测器15参数调整单元17比例积分微分控制器具体实施方式以下在实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使本领域的技术人员了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及图式，本领域的技术人员可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本专利技术的观点，但非以任何观点限制本专利技术的范畴。请参考图1，图1为根据本专利技术一实施例所绘示的温度控制装置的功能方块图。如图1所示，温度控制装置1包括风扇11、温度感测器13、参数调整单元15以及比例积分微分(Proportional-integral-derivative，PID)控制器17，其中PID控制器17电性连接于风扇11、温度感测器13以及参数调整单元15。风扇11用以驱动气流而控制受控区的温度。详细来说，温度控制装置1的风扇11会受控以控制受控区的温度趋近于目标温度值，其中受控区可以是一空间或是一电子元件，而目标温度值可以指示所述受控区中的电子元件或是作为受控区的电子元件具有最佳工作效率的工作温度。温度感测器13例如是热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(Resistancetemperaturedetector，RTD)或是集成电路(Integratedcircuit，IC)温度感测器。温度感测器13用以取得侦测温度值并设置于受控区，其中侦测温度值可用于表示受控区的温度，也就是说，侦测温度值可以表示一空间的温度或是特定电子元件的温度。参数调整单元15例如是芯片或是微控制器，依据侦测温度值、外在环境温度值及目标温度值计算得到温度误差值。其中侦测温度值是由温度感测器13所测得受控区的内在环境温度，而外在环境温度值例如是由设置于受控区之外的第二温度感测器所测得的温度值。举例来说，当受控区为一服务器时，侦测温度值表示服务器内部的环境温度，而外在环境温度值表示服务器的入风口的温度。于另一实施例中，外在环境温度值也可由使用者于参数调整单元15进行设定。而目标温度值如前所述，为指示受控区中的电子元件或是作为受控区的电子元件具有最佳工作效率的工作温度。目标温度值可以是参数调整单元15自受控区取得其电子元件特性据以设定，或是由使用者进行设定。参数调整单元15依据上述三个温度值进行计算以取得温度误差值，再依据温度误差值及调变方程式计算得到降温参数组合，其中关于温度误差值的计算方法以及调变方程式的详细内容将于后描述。PID控制器17例如是进阶精简指令集机器(AdvancedRISCMachine,ARM)芯片，会依据多个控制参数产生驱动信号，以控制风扇11的转速。PID控制器17在温度误差值大于判断阈值时，会依据初始参数组合以控制风扇11，也就是说，当温度误差值大于判断阈值时，PID控制器17会将所述的控制参数设定为初始参数组合；而当温度误差值等于或小于判断阈值时，PID控制器17则会依据参数调整单元15所计算出的降温参数组合，以控制风扇11，即将控制参数设定为降温参数组合。接下来将进一步地说明温度控制装置的温度控制方法及工作，请一并参考图1及图2，其中图2为根据本专利技术一实施例所绘示的温度控制方法的流程图。于步骤S21～S22中，温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度控制装置，其特征在于，包括：一风扇，用以驱动气流而控制一受控区的温度；一温度感测器，取得一侦测温度值，其中该温度感测器用于设置于该受控区，而该侦测温度值用于表示该受控区的该温度；一参数调整单元，电性连接于该温度感测器，依据该侦测温度值、一外在环境温度值及一目标温度值计算得到一温度误差值，并依据该温度误差值及一调变方程式计算得到一降温参数组合；以及一比例积分微分PID控制器，连接于该风扇、该温度感测器及该参数调整单元，该PID控制器在该温度误差值大于一判断阈值时，依据一初始参数组合控制该风扇，且在该温度误差值等于或小于该判断阈值时，该PID控制器依据该降温参数组合控制该风扇；其中该初始参数组合包括多个初始参数，且该些初始参数皆等于一预设数值。

【技术特征摘要】
1.一种温度控制装置，其特征在于，包括：一风扇，用以驱动气流而控制一受控区的温度；一温度感测器，取得一侦测温度值，其中该温度感测器用于设置于该受控区，而该侦测温度值用于表示该受控区的该温度；一参数调整单元，电性连接于该温度感测器，依据该侦测温度值、一外在环境温度值及一目标温度值计算得到一温度误差值，并依据该温度误差值及一调变方程式计算得到一降温参数组合；以及一比例积分微分PID控制器，连接于该风扇、该温度感测器及该参数调整单元，该PID控制器在该温度误差值大于一判断阈值时，依据一初始参数组合控制该风扇，且在该温度误差值等于或小于该判断阈值时，该PID控制器依据该降温参数组合控制该风扇；其中该初始参数组合包括多个初始参数，且该些初始参数皆等于一预设数值。2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，用于控制一内在环境温度或一元件温度于该目标温度以下，且该温度感测器依据该内在环境温度或该元件温度取得该侦测温度值。3.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，还包括一第二温度感测器，用于设置于该受控区之外以取得该外在环境温度。4.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，该预设数值为零。5.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，该参数调整单元将该目标温度值与该侦测温度值的差值及该目标温度值与该外在环境温度值的差值进行除法运算以得到该温度误差值。6.一种温度控制方法，适用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建明，童凯炀，林茂青，
申请(专利权)人：英业达科技有限公司，英业达股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31