[發(fā)明專利]一種智能線性升溫溫控裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210424315.X
• 申請(qǐng)日: 2012-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN102955482A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐學(xué)峰;王璐璐;朱麗菲;杜先彬;魏逸峰;劉凱;朱大鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D23/20
• 分類號(hào): G05D23/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)化溫度測控技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種智能線性升溫測控裝置，該裝置為適用于在物理、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)過程中使用的高精度智能的線性升溫測控裝置。?

背景技術(shù)

線性升溫溫度控制系統(tǒng)在物理、化學(xué)、生物等科學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中應(yīng)用極為廣泛，這就要求有高精度的升溫速率。考慮到線性升溫裝置具有滯后性、時(shí)變性和非線性，難以建立該系統(tǒng)的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型，要實(shí)現(xiàn)高精度線性升溫控制難度大，因此如果使用常規(guī)的線性控制理論，要達(dá)到滿意的控制效果是非常困難的；另一方面，常規(guī)的PID具有簡單實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)使得在該領(lǐng)域內(nèi)有了廣泛應(yīng)用，但其弊端是PID參數(shù)整定需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師完成且花費(fèi)時(shí)間較長，其次當(dāng)系統(tǒng)受到較強(qiáng)干擾或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，容易導(dǎo)致被控變量的反饋值過大，使得輸入過多的控制量，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)、較大振蕩等現(xiàn)象，甚至發(fā)散，導(dǎo)致傳統(tǒng)控制方式超調(diào)大、調(diào)節(jié)時(shí)間長、控制精度低；此外，對(duì)勻速升溫控制系統(tǒng)來說，提高溫控系統(tǒng)精度的關(guān)鍵在于提高升溫速率采樣的精度，傳統(tǒng)的方法是盡可能的縮短采集周期，再根據(jù)相連采集周期內(nèi)的兩個(gè)溫度值采樣點(diǎn)得到的來保證升溫系統(tǒng)的精度，這種僅靠兩點(diǎn)獲取升溫速率精度有限且受到的外界干擾大。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種線性升溫速率精度高、抗擾動(dòng)強(qiáng)的智能線性升溫溫控系統(tǒng)。?

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種智能線性升溫溫控裝置，該裝置包括：鉑電阻溫度傳感器，耐高溫導(dǎo)線，數(shù)字萬用表，GPIB總線，計(jì)算機(jī)，數(shù)字電源和電阻加熱片，被控對(duì)象中的鉑電阻溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換為電阻值輸出，再利用四線式測電阻方式通過耐高溫導(dǎo)線接在數(shù)字萬用表的四個(gè)表頭測量端口，數(shù)字萬用表通過GPIB總線與計(jì)算機(jī)相連接，計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程控制進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和保存溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)得出的控制量通過GPIB總線遠(yuǎn)程控制數(shù)字電源的電壓輸出大小，數(shù)字電源反饋調(diào)控電壓給安裝在待溫控裝置的電阻加熱片上，從而對(duì)被控對(duì)象的線性升溫。?

優(yōu)選的，所述的鉑電阻溫度傳感器為Pt100溫度傳感器。?

優(yōu)選的，所述的數(shù)字萬用表為KEITHLEY?2000型數(shù)字萬用表。?

優(yōu)選的，所述的數(shù)字電源型號(hào)為Agilent?E3642A。?

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為：?

（1）、本發(fā)明裝置中采用獨(dú)立的數(shù)字萬用表和數(shù)字電源相對(duì)于傳統(tǒng)溫度測控器的數(shù)模和數(shù)模部分而言測量精度高、采集速度快，這使得本測控裝置比傳統(tǒng)的溫度控制器的精度要高。?

（2）、本發(fā)明通過遠(yuǎn)程控制對(duì)數(shù)字萬用表和數(shù)字電源的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)快速讀取保存數(shù)據(jù)。?

（3）、本發(fā)明具有靈敏度高、穩(wěn)定性強(qiáng)和裝置結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。?

附圖說明

圖1為控制系統(tǒng)原理圖。?

圖2為本發(fā)明所述的智能線性升溫測控裝置結(jié)構(gòu)圖。?

圖3為周期時(shí)間內(nèi)高精度升溫速率測量方法流程圖。?

圖4為智能線性升溫溫控流程圖。?

圖5為三種不同升溫速率的線性升溫控制效果圖。?

圖中，1、鉑電阻溫度傳感器，2、耐高溫導(dǎo)線，3、數(shù)字萬用表，4、GPIB總線，5、計(jì)算機(jī)，6、數(shù)字電源，7、電阻加熱片。?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。?

一種智能線性升溫溫控裝置，該裝置包括：鉑電阻溫度傳感器1，耐高溫導(dǎo)線2，數(shù)字萬用表3，GPIB總線4，計(jì)算機(jī)5，數(shù)字電源6和電阻加熱片7，根據(jù)圖1和圖2給出的本發(fā)明具體原理圖和結(jié)構(gòu)圖組建連接本實(shí)施的智能線性測控裝置。將熱電阻溫度傳感器(鉑電阻)安裝在被控對(duì)象中，鉑電阻溫度傳感器1將溫度轉(zhuǎn)換為電阻值輸出，再利用四線式測電阻方式通過耐高溫導(dǎo)線2接在數(shù)字萬用表3的四個(gè)表頭測量端口，數(shù)字萬用表3通過GPIB總線4與計(jì)算機(jī)5相連接，可利用計(jì)算機(jī)5的遠(yuǎn)程控制進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和保存溫度數(shù)據(jù)，線性升溫控制部分通過計(jì)算機(jī)5的軟件編程實(shí)現(xiàn)，這包括變參數(shù)PID和周期時(shí)間內(nèi)高精度升溫速率測量方法的程序控制，得出的控制量通過GPIB總線4遠(yuǎn)程控制數(shù)字電源6的電壓輸出大小，數(shù)字電源6反饋調(diào)控電壓給安裝在被控對(duì)象的電阻加熱片7上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的線性升溫。本發(fā)明裝置中采用獨(dú)立的數(shù)字萬用表3和數(shù)字電源6相對(duì)于傳統(tǒng)溫度測控器的數(shù)模轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換部分而言測量精度高、采集速度快，這使得本測控裝置的精度比傳統(tǒng)的溫度控制器要高，另外，通過遠(yuǎn)程控制對(duì)數(shù)字多用表和數(shù)字電源的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)快速讀取保存數(shù)據(jù)。?