人工气候箱内气体温湿度的鲁棒跟踪控制方法技术

本发明专利技术公开了一种人工气候箱内气体温湿度的鲁棒跟踪控制方法，涉及一种用于检测大气环境气体或产品散发出的有害气体的气体发生装置的控制方法。该鲁棒跟踪控制方法将设置在气候箱内的温、湿度传感器检测到的气候箱内在线的温度和湿度的数据，传送到带有变送输出功能的温度显示仪表和湿度显示仪表后，再输出给温湿度信号转换模块后，将信号传递给可编程控制器ＰＬＣ，ＰＬＣ将其采样值同设定值进行比较并执行鲁棒跟踪程序，同时控制恒温水箱和恒温露点水箱的温度，直至温湿度满足要求。能在较快的时间内，产生符合要求的高精度温湿度气体，使用和调节非常方便，可广泛应用于检测林产工业品、建筑材料或化工产品中含挥发性有害气体的物品。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Robust tracking control method for gas temperature and humidity in artificial climate cabinet

The invention discloses a robust artificial climate chamber, air temperature and humidity tracking control method, control method of gas relates to a harmful gas detection for atmospheric environmental gas or products distributed by the generator. The robust tracking control method will be set in the climate chamber temperature and humidity sensors to detect the climate box online temperature and humidity data transmitted to the transmission output function with temperature display instrument and humidity display instrument, and then output to the temperature and humidity signal conversion module, transmits the signal to the programmable controller PLC. PLC the sampling value with the set value comparison and implement robust tracking control procedures at the same time, temperature and water temperature and dew point temperature of the water tank, to meet the requirements of temperature and humidity. In a short time, which meet the high precision temperature and humidity gas requirements, use and adjustment is very convenient, and can be widely used in the detection of forestry industrial products, chemical products, construction materials or articles including volatile and harmful gases. \ue5cf

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种人工气候箱内气体温湿度的控制方法，具体涉及一种用于检测大气环境气体或用于检测林产工业品、建筑材料、化工产品中所含挥发性有害气体的气体发生装置的控制方法。为了使上述材料的生产符合国家标准，产品中有害气体的检测是实现生产的安全、平稳、高效、优质的低耗的基本条件和重要保证，而为了环保的要求和对生产过程中产品的有害元素实施有效的控制，一个重要的前提就是要获得被控变量的准确信息。对于具体的检测过程来说，首先要获得一个稳定、精确的温度、湿度的气候环境。即人工气候箱，这个气候箱是时变的，在单位时间里由外部向箱内送入一定量且具有一定温、湿度的气体。同时，箱内向外部排出定量的气体，在这个前提条件下，箱内的温、湿度要在设定值所允许的误差范围内。与本专利技术相关的现有技术，主要是根据露点法制作人工气候箱。它是在大气压力、相对温度、相对湿度、保和露点压力等7个条件不变的情况下，通过实验制作出一套表格。检测时，通过表格查到检测所用的温、湿度的值进行设定，进行人工调节有关控温水泵电机或控湿水泵电机的运行，达到调节温度和湿度的目的。这种控制气候箱内温湿度的方法，无论从检测结果或调节方法上都存在着许多不足，如误差大、抗干扰能力弱、维护困难、测量结果滞后过大，不能达到适时跟踪的目的，调节也不方便。因此，实现高精度控制存在非常大的困难，其测量值的可信度也相当差。因而许多检测有害气体的气候箱的温、湿度都只有依赖于软测量的推断控制。作为有害气体气候检测箱的温、湿度控制精度，直接影响含挥发有害气体产品的检测精度，因而也就对相关的工业生产及人们的日常生活的环境保护有着非常重要的意义。目前国内外普遍采用的露点气候箱检测有害气体存在着下述问题1)通常气候箱的温、湿度控制与多个可测变量或不可测变量之间的关系十分复杂，很难取得较高的控制精度。在许多情况下，甚至连这种关系都无法建立或即使建立起来了也未必可用。2)随着外界条件及环境的变化，通过实验所得到的关系或模型也会变得不准确，因此需要对模型进行修正，而这本身就是一个尚在研究中的问题。3)测量一般基于数据分析和处理，其物理意义不明确，一般完全靠操作人员的经验，因此，其检测精度受到影响。4)由于露点检测气候箱是基于实验的数据表格确定其温、湿度设定值的，一旦设定了箱内温度及露点温度，则箱内的温、湿度只有靠很小的进气量去调节。达到检测条件所用的时间大约为4小时，导致能源消耗过大和检测效率低下。由上述分析可以看到，开发简单实用、稳定可靠且高精度的人工气候箱的气体发生装置，是相当有意义的，并具有广泛的应用前景。本专利技术提供以下技术方案，一种通过鲁棒跟踪控制系统自动跟踪控制人工气候箱的气体发生装置，达到自动跟踪控制，所述人工气候箱的气体发生装置，主要包括人工气候箱、恒温水箱、恒温无油磁力泵电机、恒温露点水箱、恒温露点无油磁力泵电机、冷凝机组、气候箱热交换器、蒸汽热交换器、汽泵电机、喷汽装置等部件，气候箱热交换器设置在人工气候箱内，恒温水箱内设置有恒温水箱加热电阻，恒温露点水箱连接冷凝机组，恒温无油磁力泵电机通过管道连接气候箱热交换器和恒温水箱，恒温露点无油磁力泵电机通过管道连接蒸汽热交换器和恒温露点水箱，汽泵电机连接蒸汽热交换器的进汽口，蒸汽热交换器的出汽口通过针形阀连接喷汽装置，喷汽装置设置在人工气候箱内，气候箱内还设置有湿度传感器和温度传感器，并通过带有变送输出功能的温度显示仪表和湿度显示仪表，连接鲁棒跟踪控制系统的温湿度信号转换模块，鲁棒跟踪控制系统还包括可编程控制器PLC和操作计算机，该鲁棒跟踪控制方法如下设置在气候箱内的温、湿度传感器检测到气候箱内在线的温度和湿度的数据后，传送到带有变送输出功能的温度显示仪表和湿度显示仪表，温湿度显示仪表将数据变送输出给温湿度信号转换模块，并将转换信号传递给可编程控制器PLC，PLC将信号处理后便得到了系统的温度和湿度的采样值，当用户从操作计算机中设置气候箱内气体的温度和湿度的值时，并通过组态程序传递给可编程控制器PLC后，可编程控制器PLC会根据气候箱内的在线温度和湿度的实际值与设定值进行比较后执行鲁棒跟踪程序，并实时控制恒温水箱和恒温露点水箱的温度，直至气候箱内气体的温度和湿度满足设定的要求，同时可编程控制器PLC还负责控制露点加湿汽泵电机、冷凝机组、恒温无油磁力泵电机以及恒温露点无油磁力泵电机的正常运行，可编程控制器PLC同时作为下传和接收计算机的控制信号，执行所需的判断、跟踪及程序的运行。所述鲁棒跟踪控制程序，可以是建立在考虑外界环境、条件、大气压力以及干扰等因素的前提下，从人工气候箱的温湿度控制系统中抽象出的一类含不确定因素的多变量非线性不确定系统的模型x·=f(x)+q(x,θ(t))+uLL---(1.1a)]]>y＝h(x)LL(1.1b)其中状态变量x∈Rn，输入u∈R，输出y∈R，未知参变量θ(t)为时变的分段连续的，且取值于一紧集Ω上，f(x)和g(x)为标称或未被扰动的解析向量，且g(x)≠0，对x∈Rn，h(x)是Rn上的实函数，Q(x，θ)是定号的非零函数，即有Q(x，θ(t))＞0或Q(x，θ(t))＜0，对θ∈Ω，x∈Rn，假设q(x，θ(t))为向量函数，且与函数Q(x，θ(t))包含了系统的所有不确定性，我们的鲁棒跟踪控制程序就是在寻找一个光滑的半全局(局部)状态反馈控制器，使得对于给定的理想输出yd有Lim+→∞(y-yd)=0,]]>其中Yd为理想输出(设定值)，Y为实时测量值，同时保证闭环系统是有界的，且对于θ∈Ω都成立，在经过若干次运算后，直至出现Lim+→∞(y-yd)=0]]>时，程序将一直执行式(1.1)并保持这种状态，其控制方法得出以下两种结果1)当未知参变量为时变的，取值于一未知紧集Ω上，且以线性形式出现，参数严格反馈条件成立，标称可输入-输出线性化，对于给定的理想输出，给出了局部鲁棒渐进跟踪的自校正控制器的设计，2)当未知参变量为时变的，以非线性形式出现且取值于一已知紧集Ω，其它条件如1)，给出了局部鲁棒渐进跟踪的静态控制器的设计。所述湿度传感器可以是高分子湿敏电容器。所述温度传感器可以是Pt100温度传感器。由于本专利技术使用了鲁棒跟踪控制方法，该鲁棒跟踪控制方法可以对人工气候箱内的温湿度进行适时监测和调节，温度传感器和湿度传感器用于检测箱内的在线温度和湿度，并通过温湿度信号转换模块的转换，最后传送给可编程控制器PLC，PLC经过对信号处理后便得到了系统温度、湿度的采样值，与设定的标准值比较后，执行鲁棒跟踪程序，同时适时控制恒温水箱加热电阻、冷凝机组以及调节汽泵电机、恒温无油磁力泵电机和恒温露点无油磁力泵电机的运行，直至箱内温、湿度达到设定要求，整个操作控制监测系统以计算机作为人机操作界面，操作、监测、使用、直至打印出监测结果非常方便，从屏幕上直接观察气候箱内的温湿度精度曲线，便于掌握气体的稳定状态，其鲁棒跟踪控制程序的模型设计，抽象出了一类含不确定因素的多变量非线性系统模型，可以适时调节和跟踪控制气候箱内气体的温度和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过鲁棒跟踪控制系统自动跟踪控制人工气候箱的气体发生装置，达到自动跟踪控制人工气候箱内气体温湿度的鲁棒跟踪控制方法，所述人工气候箱的气体发生装置，主要包括人工气候箱、恒温水箱、恒温无油磁力泵电机、恒温露点水箱、恒温露点无油磁力泵电机、冷凝机组、气候箱热交换器、蒸汽热交换器、汽泵电机、喷汽装置等部件，气候箱热交换器设置在人工气候箱内，恒温水箱内设置有恒温水箱加热电阻，恒温露点水箱连接冷凝机组，恒温无油磁力泵电机通过管道连接气候箱热交换器和恒温水箱，恒温露点无油磁力泵电机通过管道连接蒸汽热交换器和恒温露点水箱，汽泵电机连接蒸汽热交换器的进汽口，蒸汽热交换器的出汽口通过针形阀连接喷汽装置，喷汽装置设置在人工气候箱内，气候箱内还设置有湿度传感器和温度传感器，并通过带有变送输出功能的温度显示仪表和湿度显示仪表，连接鲁棒跟踪控制系统的温湿度信号转换模块，鲁棒跟踪控制系统还包括可编程控制器ＰＬＣ和操作计算机， 该鲁棒跟踪控制方法的特征在于：设置在气候箱内的温、湿度传感器检测到气候箱内在线的温度和湿度的数据后，传送到带有变送输出功能的温度显示仪表和湿度显示仪表，温湿度显示仪表将数据变送输出给温湿度信号转换模块，并将转换信号传递给可编程控制器ＰＬＣ，ＰＬＣ将信号处理后便得到了系统的温度和湿度的采样值，当用户从操作计算机中设置气候箱内气体的温度和湿度的值时，并通过组态程序传递给可编程控制器ＰＬＣ后，可编程控制器ＰＬＣ会根据气候箱内的在线温度和湿度的实际值与设定值进行比较后执行鲁棒跟踪程序，并实时控制恒温水箱和恒温露点水箱的温度，直至气候箱内气体的温度和湿度满足设定的要求，同时可编程控制器ＰＬＣ还负责控制露点加湿汽泵电机、冷凝机组、恒温无油磁力泵电机以及恒温露点无油磁力泵电机的正常运行，可编程控制器ＰＬＣ同时作为下传和接收计算机的控制信号，执行所需的判断、跟踪及程序的运行。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉成，
申请(专利权)人：周玉成，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]