用于PID温度控制系统的温度采集方法、装置和可存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于PID温度控制系统的温度采集方法、装置和可存储介质，其中方法包括建立温度变化率的模型数据库，模型数据库中包含多个样本数据，每个样本数据为一个温度范围内的温度值的上升速率和下降速率；实时获取温度数据；筛选温度数据得到有效采样温度并进行存储，将基准目标值与模型数据库中对应的样本数据的上升速率和下降速率结合得到基准目标值的温度升降范围，一个温度数据位于基准目标值的温度升降范围内，则将此温度数据作为有效采样温度并进行保存，其中基准目标值由此温度数据之前的所有温度数据中的有效采集温度计算得到。通过前期建立模型数据库，过滤掉受干扰的温度数据，提供准确温度数据。提供准确温度数据。提供准确温度数据。

【技术实现步骤摘要】
用于PID温度控制系统的温度采集方法、装置和可存储介质


[0001]本专利技术涉及温度控制
，尤其涉及用于PID温度控制系统的温度采集方法、装置和可存储介质。

技术介绍

[0002]PID(Proportion Integration Differentiation，比例
‑
积分
‑
微分)温度控制系统是一种基于电气和计算机技术相结合的控制系统，主要应用于工业生产领域中的加热控制和恒温控制。它通过内部的传感器和处理器，对待控制对象的温度进行实时监测和调节，使其始终保持在预设的温度范围内。PID控制系统不仅可以帮助提高生产效率，还可以降低能源消耗，确保产品的质量和稳定性。PID温度控系统在工作过程中，用温度传感器检测被加热物体的温度，将检测到的温度信号通过转换、放大等电路处理后送入PID(比例积分微分)控制器，由PID控制器进行计算、处理并输出控制信号；将输出的信号进一步放大后驱动高精度快速开关管，操纵电流大小和周期性，通过高效能量传输完成对被加热物体的温度精确控制。
[0003]PID温度控制系统通常由三个部分组成：比例(P)、积分(I)和微分(D)控制器。P控制器负责根据目标温度和采样温度之间的差异输出控制信号，I控制器用来消除温度偏差的积累效应，D控制器则通过对温度变化率的反馈控制，提高温度控制的精度和稳定性。可见温度采样值的拨动会对PID温度控制系统产生一定的影响。
[0004]在比例项方面，采样值的波动会直接影响比例项的值，从而影响控制器输出的大小。例如，如果当前采样值偏离设定值很远，比例项就会很大，此时即使采样值发生轻微波动也会导致控制器输出剧烈变化。在积分项方面，采样值的波动也会对积分项的计算造成影响，导致控制器输出过冲或持续振荡。例如，如果当前采样值存在较大的噪声干扰，积分项会不断累加这些误差，从而使输出出现持续性的震荡。在微分项方面，采样值的波动还会对微分项产生影响，特别是在高频波动情况下更为明显。如果当前采样值发生快速变化，微分项就会增大，此时即使采样值稍有波动也会导致控制器输出迅速变化。
[0005]因此，当使用PID温度控制系统控制温度时，应注意采样值的稳定性和准确性，以尽量减少采样值的波动对控制的影响。在现有技术中，温度采集时可以采取滤波、平滑等方法处理采样数据，从而提高PID温度控制系统的控制精度，但这些方法依旧存在温度数据的波动。

技术实现思路

[0006]为克服上述缺点，本专利技术的目的在于提供用于PID温度控制系统的温度采集方法，通过前期建立模型数据库，过滤掉受干扰的温度数据，提供准确温度数据。
[0007]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：用于PID温度控制系统的温度采集方法，包括如下步骤：
[0008]建立温度变化率的模型数据库，所述模型数据库中包含多个样本数据，每个所述
样本数据为一个温度范围内的温度值的上升速率和下降速率；
[0009]实时获取温度数据；
[0010]筛选所述温度数据得到有效采样温度并进行存储，将基准目标值与模型数据库中对应的样本数据的上升速率和下降速率结合得到基准目标值的温度升降范围，若此温度数据位于基准目标值的温度升降范围内，则将此温度数据作为有效采样温度并进行保存，其中所述基准目标值由此温度数据之前的所有温度数据中的有效采集温度计算得到。
[0011]本专利技术的有益效果在于：前期建立模型数据，实时采集的温度数据通过模型数据不断筛选有效采样温度，并将筛选的有效采样温度作为后续温度数据的基准目标值的参考，筛选后续温度数据，让最后形成的有效采样温度没有数据干扰，也越来越准确，提高了后续PID控制器对温度控制的精准度。
[0012]进一步来说，筛选所述温度数据并得到有效采样温度并进行存储，将基准目标值与模型数据库中对应的样本数据进行比较，若此温度数据位于阈值范围内，则保留此温度数据为有效采样温度并进行保存，其中所述基准目标值由此温度数据之前的所有温度数据中的有效采集温度计算得到具体包括：
[0013]计算并存储初始基准目标值，获取一个周期内的N个所述温度数据形成一个有效序列，计算此周期内的N个温度数据的平均值得到基准目标值，其中N为大于等于1的正整数；
[0014]将基准目标值与模型数据库中对应的样本数据的上升速率和下降速率结合得到基准目标值的温度升降范围，若第N+1个温度数据位于基准目标值的温度升降范围内，则保留第N+1个温度数据为有效采样温度并进行保存；
[0015]更新基准目标值并进行存储，将作为有效温度数据的温度数据加入到有效序列中，计算更新后的有效序列的平均值，根据此时的平均值更新基准目标值；
[0016]按照更新后的基准目标值筛选下一个所述温度数据。
[0017]进一步来说，所述将作为有效温度数据的温度数据加入到有效序列中，计算更新后的有效序列的平均值的计算公式为：
[0018]平均值
[0019]其中i为大于N的正整数,D(i)为第i个有效采样温度。
[0020]进一步来说，若一个所述温度数据不位于基准目标值的温度升降范围内，则判断此温度数据为无效采样温度，所述无效采样温度不存储，并进行下一个所述温度数据的筛选。
[0021]进一步来说，不同所述样本数据的温度范围不重合，所述样本数据越多，所述数据样本越准确。所有样本数据能覆盖掉所有的需要的温度值，但每个温度值对应一个样本数据，不会一个温度值调用两个样本数据的问题。
[0022]进一步来说，所述建立温度变化率的模型数据库的具体方法包括：
[0023]将设备温度稳定为一个初始值T，将温度加热元件设定全功率，计时设备温度上升至一个上升值的时间，计算这一过程中的温度上升速率；
[0024]将设备温度稳定为同一个初始值T，将温度加热元件断开，计时设备温度下降至一个下降值的时间，计算这一过程中的温度下降速率；
[0025]设定T
±
ΔT温度范围内的温度值均采用所述上升速率和下降速率，形成一个样本数据，其中ΔT越小，所述样本数据越准确。
[0026]进一步来说，所述获取采样温度数据时，始终以相同的采样频率获取所述温度数据。
[0027]进一步来说，所述N越大，所述基准目标值越准确。因为初次比较没有基准目标值，因此首选采集N个温度数据作为原始采样值，确定初始的基准目标值。也就是说初始的基准目标值采用了更多的样本，此时数据更加准确。
[0028]本专利技术还公开用于PID温度控制系统的温度采集装置，采用上述的温度采集方法，包括：
[0029]模型数据库，所述模型模型数据库中存储有多个样本数据，每个所述样本数据为一个温度范围内的温度值的上升速率和下降速率；
[0030]温度采集模块，所述温度采集模块用于实时获取温度数据；
[0031]筛选模块，所述筛选模块用于将基准目标值与模型数据库中对应的样本数据的上升速率和下降速率结合得到基准目标值的温度升降范围，若此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于PID温度控制系统的温度采集方法，其特征在于：包括如下步骤：建立温度变化率的模型数据库，所述模型数据库中包含多个样本数据，每个所述样本数据为一个温度范围内的温度值的上升速率和下降速率；实时获取温度数据；筛选所述温度数据得到有效采样温度并进行存储，将基准目标值与模型数据库中对应的样本数据的上升速率和下降速率结合得到基准目标值的温度升降范围，一个温度数据位于基准目标值的温度升降范围内，则将此温度数据作为有效采样温度并进行保存，其中所述基准目标值由此温度数据之前的所有温度数据中的有效采集温度计算得到。2.根据权利要求1所述的用于PID温度控制系统的温度采集方法，其特征在于：筛选所述温度数据并得到有效采样温度并进行存储，将基准目标值与模型数据库中对应的样本数据进行比较，若此温度数据位于阈值范围内，则保留此温度数据为有效采样温度并进行保存，其中所述基准目标值由此温度数据之前的所有温度数据中的有效采集温度计算得到具体包括：计算并存储初始基准目标值，获取一个周期内的N个所述温度数据形成一个有效序列，计算此周期内的N个温度数据的平均值得到基准目标值，其中N为大于等于1的正整数；将基准目标值与模型数据库中对应的样本数据的上升速率和下降速率结合得到基准目标值的温度升降范围，若第N+1个温度数据位于基准目标值的温度升降范围内，则保留第N+1个温度数据为有效采样温度并进行保存；更新基准目标值并进行存储，将作为有效温度数据的温度数据加入到有效序列中，计算更新后的有效序列的平均值，根据此时的平均值更新基准目标值；按照更新后的基准目标值筛选下一个所述温度数据。3.根据权利要求2所述的用于PID温度控制系统的温度采集方法，其特征在于：所述将作为有效温度数据的温度数据加入到有效序列中，计算更新后的有效序列的平均值的计算公式为：平均值其中i为大于N的正整数,D(i)为第i个有效采样温度。4.根据权利要求1所述的用于PID温度控制系统的温度采集方法，其特征在于：若一个所述温度数据不位于基准目标值的温度升降范围内，则判断此温度数据为无效采样温度，所述无效采样温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李楠，赵奔，
申请(专利权)人：苏州圣普亚智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：