[发明专利]自适应温度控制器

说明书

技术领域

本发明涉及以应用直接对热敏感的电或磁性元件为基础的温度测量仪器，具体为一种自适应温度控制器。

背景技术

温度控制已成为工业生产、科研活动中很重要的一个环节，能否成功地将温度控制在所需的范围内关系到整个活动的成败。由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性。温度控制必须满足实际工作的要求，能限制在一定的范围内，才能保证相关仪器的正常工作。在温度调节系统中，其过程控制方式就是将被测量温度由传感器变换成统一的标准信号送入调节器，在调节器中，与给定值进行比较，然后把比较出的差值进行PID运算。所谓PID运算就是比例、积分、微分运算。P调节就是调节器的输出和输入成比例。调比例带，也就是调比例系数，比例带就是输出与输入之比(放大倍数)的倒数。I调节就是输出是输入量(即偏差)的积分，只要有偏差，调节器就会不断积分，使输送到执行器的信号变化，校正被控量，直到达到无偏差为止，所以有了积分调节器就会消除稳态偏差。所谓整定积分时间就是调积分的快慢，这要取决于对象的特性。D调节就是微分调节，也就是输出对输入的微分。微分调节的优点在于它的超前性，当输入发生变化时，马上就有微分信号产生，使被控量得以提前校正，然后再由P、I进行校正，这样可以使整个调节的过渡过程时间缩短，有利于调节质量的提高。但是，实际工业过程常具有非线性、时变性和不确定性，且很多工业过程是多变量的，难于建立其精确的数学模型。即使一些对象能够建立起数学模型，其结构也往往十分复杂。难于设计并实现有效控制。由于这种原因，工业过程控制领域应用现代控制理论设计的过程控制器的控制效果收效甚少，经典PID控制器仍然占有重要地位，而自适应控制算法尚未真正用于实际，尤其在温度控制这一领域，还没有真正实用的应用自适应算法而的温度控制器。而普通的温度控制器，在控制纯滞后是时间常数一倍以上的对象时，效果并不理想。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种真正应用自适应算法的实用的温度控制仪器，本发明公开了一种自适应温度控制器。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种自适应温度控制器，包括数据采集模块、控制输出模块、显示电路模块、越限报警模块和键盘输入模块，其结构在于：自适应温度控制器还包括单片机，采集模块、显示电路模块、越限报警模块和键盘输入模块的信号输出端都和单片机的信号输入端连接，单片机的信号输出端和控制输出模块的信号输入端连接。

所述的自适应温度控制器，其特征在于：单片机用于实现预整定控制算法和自适应控制算法，自适应控制算法如下所述：

新的对象的参数估计量＝老的对象的参数估计量+修正向量×(新的测量值-新测量值的一步预测)

所述的自适应温度控制器，其结构在于：自适应温度控制器还包括PLC，采集模块、显示电路模块、越限报警模块和键盘输入模块的信号输出端都和PLC的信号输入端连接，PLC的信号输出端和控制输出模块的信号输入端连接。PLC用于实现预整定控制算法和自适应控制算法，预整定控制算法的作用是一次性辩识加热对象的纯滞后，自适应控制算法如下所述：

新的对象的参数估计量＝老的对象的参数估计量+修正向量×(新的测量值一新测量值的一步预测)

本发明采用连续辨识对象数学模型，不断修正控制参数的原理，使过程控制始终处于最佳控制状态。考虑到实际情况下对象数学模型变化时，往往纯滞后时间变化不大的事实，我们在实施对象数学模型的辨识时，采用了预整定(start-tuning)辨识对象纯滞后时间；采用离散化被控对象参数，用最小二乘法递推的办法辨识对象其他参数的方法，大大简化了对象的辨识过程，同时也为为集约化，小型化的制造自适应控制器奠定了基础。

附图说明

图1为本发明采用单片机的结构示意图；

图2为本发明工作时的结构示意图；

图3为本发明采用PLC的结构示意图。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明：

实施例1

一种自适应温度控制器，如图1所示，包括数据采集模块1、控制输出模块2、显示电路模块3、越限报警模块4、键盘输入模块5和单片机6，采集模块1、显示电路模块3、越限报警模块4和键盘输入模块5的信号输出端都和单片机6的信号输入端连接，单片机6的信号输出端和控制输出模块2的信号输入端连接。

工作时如图2所示，温度传感器8的感应探头置于加热对象9中，温度传感器8的信号输出端与自适应温度控制器的数据采集模块1的信号输入端连接，控制输出模块2的加热装置置于加热对象9中。