基于授时的高精度PID温度控制器及温度控制方法技术

本发明专利技术公开了基于授时的高精度PID温度控制器及温度控制方法，包括基于电波授时的高精度PID温度控制器及对应的温度控制方法、基于互联网授时的高精度PID温度控制器、基于GPS授时的高精度PID温度控制器及对应的温度控制方法。本发明专利技术通过电波、互联网和GPS信号等方式来实时获取授时中心发布的授时信息，然后将PID温度控制器的本地时钟与授时信息同步，可以自动地纠正本地时钟的误差，从而改善PID算法的计算过程，实现高精度的PID温度控制。本发明专利技术广泛应用于温度控制技术领域。

High Precision PID Temperature Controller and Temperature Control Method Based on Time Service

The invention discloses a high-precision PID temperature controller and temperature control method based on time service, including a high-precision PID temperature controller based on radio time service and corresponding temperature control method, a high-precision PID temperature controller based on Internet time service, a high-precision PID temperature controller based on GPS time service and corresponding temperature control parties. Law. The invention obtains the time service information released by the time service center in real time by means of wave, Internet and GPS signals, and then synchronizes the local clock of the PID temperature controller with the time service information so as to automatically correct the error of the local clock, thereby improving the calculation process of the PID algorithm and realizing the high precision PID temperature control. The invention is widely used in the technical field of temperature control.

【技术实现步骤摘要】
基于授时的高精度PID温度控制器及温度控制方法
本专利技术涉及温度控制
，尤其是一种基于授时的高精度PID温度控制器及控制方法。
技术介绍
术语解释：电波授时：一种通过接收携带授时信息的长波信号并从中解析出授时信息后对本地时钟进行调整的技术。长波信号一般由授时中心或者天文台的机构发射，世界多个国家都设有能够发射长波信号的授时中心。市面上一些钟表使用电波授时来自动调校时间。GPS授时：一种通过接收GPS信号并从中解析出授时信息后对本地时钟进行调整的技术。GPS授时技术在移动设备等民用技术和军用技术上均有应用。互联网授时：一种通过访问授时服务器来获取授时信息并对本地时钟进行调整的技术。互联网授时在手机和家用计算机等领域均有应用。PID算法是一种利用比例、积分和微分控制规律进行负反馈调节的算法，其具有原理简单，鲁棒性强和实用面广等优点，目前已经十分成熟，而且发展为应用最广泛的控制算法之一。PID算法的原理可以通过公式表示，式中，t表示时间，e(t)为输入的误差信号，u(t)为输出的控制信号，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。由公式可知，PID算法的原理是获取误差信号e(t)并经过一系列处理后得到控制信号u(t)，然后根据控制信号u(t)来实现负反馈控制。PID算法的一个应用是PID温度控制器。PID温度控制器内部包括时钟和处理器等部件组成的微电脑，其中时钟用于向处理器以及其他部件提供工作所必需的时钟信号，而处理器可以运行PID算法以及进行其他数据处理。PID温度控制器可用于生产车间、仓库、冷冻车和恒温室等需要进行温度控制的场景。将PID算法应用在温度控制器上，e(t)就相应成为温度误差信号，u(t)相应成为温度控制信号。u(t)除了与e(t)有关外，还与积分上限t、比例系数Kp、积分时间常数Ti和微分时间常数Td有关。PID算法中的各量都是时间的函数，而且需要进行频繁的对时间积分和对时间微分的工作，而在处理器上运行的PID算法属于离散化的算法，需要将PID算法中的各量根据时间离散化处理，因此对处理器所用的时钟信号精度有很高的要求。时钟精度除了与时钟芯片等硬件的生产工艺相关外，还与硬件的使用环境的温度密切相关。如果使用环境的温度偏离最适宜使用温度，那么时钟的计时便会过快或过慢，降低了时钟精度，使得误差信号的采集和控制信号的计算都会出现偏差，从而影响温度控制器的温度效果。但是，PID温度控制器的应用场合都是长期处于高温、低温或者频繁进行大温差转换的环境，在这种恶劣的条件下，即使在PID温度控制器上应用隔热保温材料也难以避免PID温度控制器中的时钟受到影响。在长期处于恶劣应用条件的情况下，时钟的偏差还会发生积累，使得PID温度控制器的控制效果越来越差。
技术实现思路
为了解决上述温度控制器时钟偏差导致的温度控制效果变差的技术问题，本专利技术的目在于提供基于授时的高精度PID温度控制器及温度控制方法。本专利技术所采取的第一技术方案是：基于电波授时的高精度PID温度控制器，包括温度检测模块、主处理器和控制模块，所述主处理器由时钟信号驱动运行；所述温度检测模块用于检测温度并生成检测信号；所述主处理器用于对检测信号进行处理后生成误差信号，并执行PID算法对误差信号进行处理从而生成温度控制信号，所述控制模块连接到外围设备并根据温度控制信号来驱动外围设备从而实现温度控制；还包括：接收天线，用于接收携带授时信息的长波信号；所述长波信号由授时中心发出；前置放大器，用于对长波信号进行前置放大；调谐放大器，用于对长波信号进行调谐放大；自动增益电路，用于对长波信号进行自动增益；滤波器，用于对长波信号进行滤波；解调器，用于对长波信号进行解调和解析从而获取授时信息；时间信息处理器，用于将授时信息转换成主处理可读的格式；所述时间信息处理器用于按照预设的频率向主处理器发送实时获取到的授时信息，所述主处理器在接收到授时信息后，将时钟调整至与授时信息同步，然后根据调整后的时钟信号执行PID算法。进一步地，所述调谐放大器的谐振频率由主处理器控制；所述主处理器还用于持续搜索授时信息，并在经过预设的时间段未搜索到授时信息时，调整调谐放大器的谐振频率。本专利技术所采取的第二技术方案是：基于电波授时的高精度PID温度控制方法，包括以下步骤：接收携带授时信息的长波信号；所述长波信号由授时中心发出；对长波信号进行处理，从而得到授时信息；所述处理包括前置放大、调谐放大、自动增益、滤波、解调和格式转换；按照预设的频率实时读取授时信息，并将时钟调整至与读取到的授时信息同步；根据调整后的时钟信号执行PID算法，从而实现PID温度控制。进一步地，基于电波授时的高精度PID温度控制方法还包括以下步骤：持续搜索授时信息；当经过预设的时间段未搜索到授时信息时，调整谐振频率；根据调整后的谐振频率接收长波信号。本专利技术所采取的第三技术方案是：基于互联网授时的高精度PID温度控制器，包括温度检测模块、主处理器和控制模块，所述主处理器由时钟信号驱动运行；所述温度检测模块用于检测温度并生成检测信号；所述主处理器用于对检测信号进行处理后生成误差信号，并执行PID算法对误差信号进行处理从而生成温度控制信号，所述控制模块连接到外围设备并根据温度控制信号来驱动外围设备从而实现温度控制；还包括：互联网模块，用于接入互联网；所述主处理器通过互联网模块访问互联网；存储器，用于存储至少一个网络地址；所述每个网络地址分别对应至少一个授时服务器，所述授时服务器提供授时中心发布的授时信息；所述主处理器按照预设的频率访问网络地址，从相应的授时服务器实时获取授时信息，将时钟调整至与授时信息同步，然后根据调整后的时钟信号执行PID算法。进一步地，所述存储器存储多个网络地址，所述多个网络地址按预设的顺序排列；所述主处理持续搜索授时信息，当经过预设的时间段未搜索到授时信息时，所述主处理器按照预设的顺序从存储器中读取下一个网络地址，并根据所述下一个网络地址访问相应的授时服务器。本专利技术所采取的第四技术方案是：基于互联网授时的高精度PID温度控制方法，包括以下步骤：根据网络地址访问相应的授时服务器，从而获取授时服务器反馈的数据；所述授时服务器反馈的数据中包括授时中心发布的授时信息；对授时服务器反馈的数据进行处理，从而得到授时信息；按照预设的频率实时读取授时信息，并将时钟调整至与读取到的授时信息同步；根据调整后的时钟信号执行PID算法，从而实现PID温度控制。进一步地，基于互联网授时的高精度PID温度控制方法还包括以下步骤：持续搜索授时信息；当经过预设的时间段未搜索到授时信息时，根据预设的网络地址排列顺序将当前网络地址切换至下一个网络地址；根据所述下一个网络地址访问相应的授时服务器。本专利技术所采取的第五技术方案是：基于GPS授时的高精度PID温度控制器，包括温度检测模块、主处理器和控制模块，所述主处理器由时钟信号驱动运行；所述温度检测模块用于检测温度并生成检测信号；所述主处理器用于对检测信号进行处理后生成误差信号，并执行PID算法对误差信号进行处理从而生成温度控制信号，所述控制模块连接到外围设备并根据温度控制信号来驱动外围设备从而实现温度控制；还包括：接收天线，用于接收携带授时信息的GPS信号；前置放大器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于电波授时的高精度PID温度控制器，包括温度检测模块、主处理器和控制模块，所述主处理器由时钟信号驱动运行；所述温度检测模块用于检测温度并生成检测信号；所述主处理器用于对检测信号进行处理后生成误差信号，并执行PID算法对误差信号进行处理从而生成温度控制信号，所述控制模块连接到外围设备并根据温度控制信号来驱动外围设备从而实现温度控制；其特征在于，还包括：接收天线，用于接收携带授时信息的长波信号；所述长波信号由授时中心发出；前置放大器，用于对长波信号进行前置放大；调谐放大器，用于对长波信号进行调谐放大；自动增益电路，用于对长波信号进行自动增益；滤波器，用于对长波信号进行滤波；解调器，用于对长波信号进行解调和解析从而获取授时信息；时间信息处理器，用于将授时信息转换成主处理可读的格式；所述时间信息处理器用于按照预设的频率向主处理器发送实时获取到的授时信息，所述主处理器在接收到授时信息后，将时钟调整至与授时信息同步，然后根据调整后的时钟信号执行PID算法。

【技术特征摘要】
1.基于电波授时的高精度PID温度控制器，包括温度检测模块、主处理器和控制模块，所述主处理器由时钟信号驱动运行；所述温度检测模块用于检测温度并生成检测信号；所述主处理器用于对检测信号进行处理后生成误差信号，并执行PID算法对误差信号进行处理从而生成温度控制信号，所述控制模块连接到外围设备并根据温度控制信号来驱动外围设备从而实现温度控制；其特征在于，还包括：接收天线，用于接收携带授时信息的长波信号；所述长波信号由授时中心发出；前置放大器，用于对长波信号进行前置放大；调谐放大器，用于对长波信号进行调谐放大；自动增益电路，用于对长波信号进行自动增益；滤波器，用于对长波信号进行滤波；解调器，用于对长波信号进行解调和解析从而获取授时信息；时间信息处理器，用于将授时信息转换成主处理可读的格式；所述时间信息处理器用于按照预设的频率向主处理器发送实时获取到的授时信息，所述主处理器在接收到授时信息后，将时钟调整至与授时信息同步，然后根据调整后的时钟信号执行PID算法。2.根据权利要求1所述的基于电波授时的高精度PID温度控制器，其特征在于，所述调谐放大器的谐振频率由主处理器控制；所述主处理器还用于持续搜索授时信息，并在当经过预设的时间段未搜索到授时信息时，调整调谐放大器的谐振频率。3.基于电波授时的高精度PID温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：接收携带授时信息的长波信号；所述长波信号由授时中心发出；对长波信号进行处理，从而得到授时信息；所述处理包括前置放大、调谐放大、自动增益、滤波、解调和格式转换；按照预设的频率实时读取授时信息，并将时钟调整至与读取到的授时信息同步；根据调整后的时钟信号执行PID算法，从而实现PID温度控制。4.根据权利要求3所述的基于电波授时的高精度PID温度控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：持续搜索授时信息；当经过预设的时间段未搜索到授时信息时，调整谐振频率；根据调整后的谐振频率接收长波信号。5.基于互联网授时的高精度PID温度控制器，包括温度检测模块、主处理器和控制模块，所述主处理器由时钟信号驱动运行；所述温度检测模块用于检测温度并生成检测信号；所述主处理器用于对检测信号进行处理后生成误差信号，并执行PID算法对误差信号进行处理从而生成温度控制信号，所述控制模块连接到外围设备并根据温度控制信号来驱动外围设备从而实现温度控制；其特征在于，还包括：互联网模块，用于接入互联网；所述主处理器通过互联网模块访问互联网；存储器，用于存储至少一个网络地址；所述每个网络地址分别对应至少一个授时服务器，所述授时服务...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖记友，
申请(专利权)人：广州吉科电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44