恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质，该方法包括：模型确定步骤，采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取被测系统的恒温控制数学模型；离散处理步骤，采用比例积分微分控制算法，将输入被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式；动态调整步骤，在线不断检测被测系统的温差值和温差差值，利用恒温控制数学模型和离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。本发明专利技术提供的技术方案通过在线不断检测温差值和温差差值，在不同温差区间自动整定PID参数，克服了热传递滞后性，实现恒温控制。

【技术实现步骤摘要】
恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质
本专利技术涉及工业控制领域，尤其涉及一种恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质。
技术介绍
目前，在现代的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在诸多领域中，人们需要对各类的加热炉、热处理炉、反应炉、锅炉、热水器的温度进行检测和控制，目前，比较经典的用于液体在加热或者冷却时的温度自动控制算法为比例积分微分(PID)控制算法。然而，PID控制算法最佳的适应对象是响应快的系统，例如电机。在液体加热(或冷却)的温度自动控制
，热量传导时效性非常差并且收到外界环境温度影响严重，因此被控对象的响应慢。当经典PID控制算法用于温度自动控制
时，升温过程(或降温过程)的严重滞后性使得热源温度(或冷源温度)与被控对象实际温度的差值很大，被控对象温度极难稳定，导致被控对象温度进入稳态的时间长，超调幅度大，且进入稳态后精度不高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质，通过在线不断检测温差值和温差差值，在不同温差区间自动整定PID参数，克服了热传递滞后性，实现恒温控制。本专利技术提出一种恒温差温度控制方法，所述方法包括：模型确定步骤，采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取所述被测系统的恒温控制数学模型；离散处理步骤，采用比例积分微分控制算法，将输入所述被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式；动态调整步骤，在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值，利用所述恒温控制数学模型和所述离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整所述被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。优选的，所述模型确定步骤具体包括：从所述被测系统的输入端输入阶跃信号，并从所述被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，分析所述响应变化曲线得到所述恒温控制数学模型的传递函数G(s)，其中，s表示复频率。优选的，在所述离散处理步骤中，所述时域连续函数为其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，表示比例积分控制器，表示比例微分控制器，所述离散域比例积分微分控制公式为其中，kp表示比例系数，e(k)表示在k时刻的温差值，KI表示积分系数，ej表示在从0到k时刻每一个时刻对应的采样点温差值，KD表示微分系数，ek表示在k时刻采样点温差值，ek-1表示在k-1时刻采样点温差值。优选的，所述动态调整步骤具体包括：通过预设软件调出模糊工具，所述模糊工具包括初始的比例积分微分参数；将在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值代入所述模糊工具中，以获取更新后的比例积分微分参数；利用所述更新后的比例积分微分参数、所述离散域比例积分微分控制公式和所述恒温控制数学模型，根据实际的实验现象制订模糊控制规则表；采用重心法对所述模糊控制规则表进行解模糊，得到调整加热功率去跟踪温度变化；根据温度变化在不同温差区间内，自动调整所述被测系统的所述比例积分微分参数，以实现恒温控制。另一方面，本专利技术还提供一种恒温差温度控制系统，所述系统包括模型确定模块、离散处理模块和动态调整模块，其中，所述模型确定模块，用于采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取所述被测系统的恒温控制数学模型；所述离散处理模块，用于采用比例积分微分控制算法，将输入所述被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式；所述动态调整模块，在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值，用于利用所述恒温控制数学模型和所述离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整所述被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。优选的，所述模型确定模块具体用于：从所述被测系统的输入端输入阶跃信号，并从所述被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，分析所述响应变化曲线得到所述恒温控制数学模型的传递函数G(s)，其中，s表示复频率。优选的，在所述离散处理模块中，所述时域连续函数为其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，表示比例积分控制器，表示比例微分控制器，所述离散域比例积分微分控制公式为其中，kp表示比例系数，e(k)表示在k时刻的温差值，KI表示积分系数，ej表示在从0到k时刻每一个时刻对应的采样点温差值，KD表示微分系数，ek表示在k时刻采样点温差值，ek-1表示在k-1时刻采样点温差值。优选的，所述动态调整模块具体用于：通过预设软件调出模糊工具，所述模糊工具包括初始的比例积分微分参数；将在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值代入所述模糊工具中，以获取更新后的比例积分微分参数；利用所述更新后的比例积分微分参数、所述离散域比例积分微分控制公式和所述恒温控制数学模型，根据实际的实验现象制订模糊控制规则表；采用重心法对所述模糊控制规则表进行解模糊，得到调整加热功率去跟踪温度变化；根据温度变化在不同温差区间内，自动调整所述被测系统的所述比例积分微分参数，以实现恒温控制。又一方面，本专利技术还提供一种工业控制设备，其中，所述工业控制设备包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机处理指令，所述处理器通过调用所述计算机处理指令来执行前述的恒温差温度控制方法。再一方面，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的恒温差温度控制方法的步骤。本专利技术提供的技术方案具有以下优点：本专利技术为基于模糊PID控制算法的恒温差温度控制方法，该方法通过在线不断检测温差值和温差差值，根据模糊控制原理对PID参数进行在线修改，在不同温差区间自动调整PID参数，克服了热传递滞后性和外界环境干扰带来的影响，而使被控对象有良好的动、静态性能，实现恒温控制。附图说明图1为本专利技术一实施方式中恒温差温度控制方法的流程示意图；图2为本专利技术一实施方式中恒温监测框图；图3为本专利技术一实施方式中模糊控制规则表的示意图；图4为本专利技术一实施方式中模糊PID控制算法与现有技术传统PID控制算法的仿真对比示意图；图5为本专利技术一实施方式中恒温差温度控制系统1的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下将对本专利技术所提供的一种恒温差温度控制方法及其系统进行详细说明。请参阅图1，为本专利技术一实施方式中恒温差温度控制方法的流程示意图。在步骤S1中，模型确定步骤，采用时域测定分析方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种恒温差温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n模型确定步骤，采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取所述被测系统的恒温控制数学模型；/n离散处理步骤，采用比例积分微分控制算法，将输入所述被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式；/n动态调整步骤，在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值，利用所述恒温控制数学模型和所述离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整所述被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种恒温差温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：
模型确定步骤，采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取所述被测系统的恒温控制数学模型；
离散处理步骤，采用比例积分微分控制算法，将输入所述被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式；
动态调整步骤，在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值，利用所述恒温控制数学模型和所述离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整所述被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。


2.如权利要求1所述的恒温差温度控制方法，其特征在于，所述模型确定步骤具体包括：
从所述被测系统的输入端输入阶跃信号，并从所述被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，分析所述响应变化曲线得到所述恒温控制数学模型的传递函数G(s)，其中，s表示复频率。


3.如权利要求1所述的恒温差温度控制方法，其特征在于，在所述离散处理步骤中，所述时域连续函数为其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，表示比例积分控制器，表示比例微分控制器，所述离散域比例积分微分控制公式为其中，kp表示比例系数，e(k)表示在k时刻的温差值，KI表示积分系数，ej表示在从0到k时刻每一个时刻对应的采样点温差值，KD表示微分系数，ek表示在k时刻采样点温差值，ek-1表示在k-1时刻采样点温差值。


4.如权利要求1所述的恒温差温度控制方法，其特征在于，所述动态调整步骤具体包括：
通过预设软件调出模糊工具，所述模糊工具包括初始的比例积分微分参数；
将在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值代入所述模糊工具中，以获取更新后的比例积分微分参数；
利用所述更新后的比例积分微分参数、所述离散域比例积分微分控制公式和所述恒温控制数学模型，根据实际的实验现象制订模糊控制规则表；
采用重心法对所述模糊控制规则表进行解模糊，得到调整加热功率去跟踪温度变化；
根据温度变化在不同温差区间内，自动调整所述被测系统的所述比例积分微分参数，以实现恒温控制。


5.一种恒温差温度控制系统，其特征在于，所述系统包括模型确定模块、离散处理模块和动态调整模块，其中，
所述模型确定模块，用于采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取所述被测系统的恒温控制数学模型；
所述离散处理模...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄争志，黄为龙，张宁，曹力研，
申请(专利权)人：深圳市海浦蒙特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44