一种自整定PID节能温度控制方法及模块技术

本发明专利技术涉及一种自整定PID节能温度控制方法，首先设定目标温度值、控制周期、采样周期和阈值温度差，提升负载加热功率，获取被控对象当前区域温度采样值，并结合采样周期计算温升速率，通过粒子群算法(PSO)和差分进化算法(DE)相结合的PSO‑DE算法对PID控制参数进行调整并运算，然后根据运算结果调节一个控制周期输出脉冲的占空比，进而调节加热功率输出，使采样到的温度采样值与被控对象实际的温度值近似相等，减小加热惯性所带来的温度误差，同时可精准控制加热功率，节能效果明显；一种自整定PID节能温度控制模块，包括上述自整定PID节能温度控制方法，能精准控制加热功率，节能效果明显。

A Self-tuning PID Energy-saving Temperature Control Method and Module

The invention relates to a self-tuning PID energy-saving temperature control method. Firstly, the target temperature value, control period, sampling period and threshold temperature difference are set, the load heating power is raised, the current temperature sampling value of the controlled object is obtained, and the temperature rise rate is calculated by combining sampling period. The PID control parameters are obtained by PSO_DE algorithm combined with PSO and DE algorithm. The number is adjusted and calculated, and then the duty cycle of the output pulse of a control period is adjusted according to the calculation results, and then the output of heating power is adjusted, so that the sampled temperature values are approximately equal to the actual temperature values of the controlled object, reducing the temperature error caused by heating inertia, and accurately controlling the heating power, which has obvious energy-saving effect; A self-tuning PID energy-saving temperature control system The system module, including the above self-tuning PID energy-saving temperature control method, can accurately control the heating power, and the energy-saving effect is obvious.

【技术实现步骤摘要】
一种自整定PID节能温度控制方法及模块
本专利技术涉及节能温度控制领域，具体涉及一种自整定PID节能温度控制方法及模块。
技术介绍
随着社会经济的迅速发展，现代工业能耗随着生产规模的扩大而不断增加，其中加热型能耗在工业负荷能耗中占着很大的比重，为了实现节能降耗的发展目标，同时提高加热工艺水平，对加热型负荷的温度控制精度与节能要求越来越高。现代工业生产中对温度控制普遍采用具有结构简单、易实现、响应快等优势的PID算法。传统的PID控制是结合被控对象动态特性，由专家的经验进行人工调试，调整完参数不再变化，限制性较大。随着温度控制环境与需求的多样化，控制系统的日益复杂，出现了一些改进的PID控制算法，如Z-N自整定算法，直接根据控制对象的控制效果完成参数整定计算，虽然提升了温度控制精度，但需要将整定好的参数固化预存于外部储存器。针对现有文献检索发现，文献《基于PSO的自整定PID温度控制研究》(田艳兵；化工自动化及仪表)提出了一种基于PSO的自整定PID温度控制方法，相较于传统PID算法相对简单，温控精度高，不需要复杂编程，但还是摆脱不了PSO算法的局部最优解缺陷；文献《智能温度模糊控制P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自整定PID节能温度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：数据初始化，设定目标温度值、控制周期、采样周期和阈值温度差；步骤二：提升负载加热功率以提高被控对象当前时刻目标区域温度；步骤三：获取被控对象当前时刻目标区域温度采样值；步骤四：根据步骤三中获得的温度采样值结合采样周期计算温升速率；步骤五：根据当前时刻所述温度采样值与温升速率进行基于PSO‑DE的PID参数自整定；步骤六：根据调整后的PID参数进行运算，调节负载加热功率输出，完成一次功率调节；步骤七：重复步骤三至步骤六，直至达到所述目标温度值。

【技术特征摘要】
1.一种自整定PID节能温度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：数据初始化，设定目标温度值、控制周期、采样周期和阈值温度差；步骤二：提升负载加热功率以提高被控对象当前时刻目标区域温度；步骤三：获取被控对象当前时刻目标区域温度采样值；步骤四：根据步骤三中获得的温度采样值结合采样周期计算温升速率；步骤五：根据当前时刻所述温度采样值与温升速率进行基于PSO-DE的PID参数自整定；步骤六：根据调整后的PID参数进行运算，调节负载加热功率输出，完成一次功率调节；步骤七：重复步骤三至步骤六，直至达到所述目标温度值。2.根据权利要求1所述的自整定PID节能温度控制方法，其特征在于，在步骤一中，为确保温度控制精度，所述控制周期和采样周期主要根据被控对象的体积、起始温度和环境散热速率进行设定。3.根据权利要求1所述的自整定PID节能温度控制方法，其特征在于，步骤一中，当设定目标温度值与当前时刻温度采样值之差为阈值温度差时，本自整定PID节能温度控制方法开始执行。4.根据权利要求1所述的自整定PID节能温度控制方法，其特征在于，步骤二中，所述提升负载加热功率通过提升加热电源电压实现。5.根据权利要求1所述的自整定PID节能温度控制方法，其特征在于，步骤四中，温升速率为H，对温升速率H进行计算的公式为：其中：tcon为温度采样周期，Tc为当前温度测量值，Tb为一个采样周期之前的温度测量值。6.根据权利要求1所述的自整定PID节能温度控制方法，其特征在于，步骤五中，所述基于PSO-DE的PID参数自整定步骤如下：A1，设置PID参数Kp、Ki、Kd初始值及范围；A2，设置改进快速粒子群算法的粒子数N，维度Nl，迭代次数Tpso，变化系数α，加速度常数β；A3，初始化粒子群，在0-1之间随机产生每个粒子的初始位置；A4，对每个粒子Kp、Ki、Kd判断其在当前温度和温升速率下闭环系统的稳定性，若稳定，则根据设定值，求得其对于阶跃响应的稳态误差ess、调节时间ts、上升时间tr、超调量σ％等性能指标，并计算每个粒子的适应度，寻找全局最优适应度粒子，其位置记为gbest，最优适应度记为fbest；A5，粒子位置更新，并进行差分...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗太阁，
申请(专利权)人：广东元森能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44