[發(fā)明專利]一種基于大林算法的溫度控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310625793.1
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN104679061A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 楊亮;吳坤朋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱功成科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司
• 主分類號: G05D23/24
• 分類號: G05D23/24
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種溫度控制系統(tǒng)，特別涉及的是一種基于大林算法的溫度控制系統(tǒng)。

背景技術

溫度是日常生活中最常見的物理量之一。作為表示物體冷熱程度的量度，溫度與人們生活的方方面面都息息相關。從猿人鉆木取火為自己取暖，到今天各種工業(yè)工程中的溫度控制，對溫度這一變量的控制與調節(jié)都體現(xiàn)的十分廣泛。隨著科學技術的發(fā)展，人們對溫度這一變量的控制精度的要求也日益提高，而控制溫度的相關技術也隨之快速發(fā)展。特別從工業(yè)革命以來，越來越精確的溫度控制成為工業(yè)過程中的重要要求。無論是氣體液體的溫度測量，還是物理化學反應所發(fā)生的溫度條件，溫度的控制成為提高生產(chǎn)效率，改進生產(chǎn)過程的必備條件。各種各樣的溫度控制算法也在溫度控制系統(tǒng)中得到廣泛運用。目前智能化的溫度控制系統(tǒng)在社會生產(chǎn)生活、工業(yè)制造的各個領域得到了廣泛的應用，運用于家用電器、汽車工業(yè)、材料、電力電子等各行各業(yè)，成為促進國民經(jīng)濟發(fā)展的重要設備之一。在工業(yè)現(xiàn)代化建設中，能源需求量非常大，但我國現(xiàn)在的能源利用率依然極低，所以溫度控制智能化的實現(xiàn)，對我國工業(yè)化、自動化的發(fā)展有著極重要的實際意義。

在我國，溫度控制系統(tǒng)在生產(chǎn)生活各方面的應用雖然已經(jīng)十分普遍，但是從溫度控制器的發(fā)展來講，總體水平仍然有限，同傳統(tǒng)工業(yè)強國日本、美國、德國等相比有著明顯差距。總體來說，目前我國在這方面技術水平處于20世紀50年代中后期水平，較成熟的產(chǎn)品主要是“點位”控制以及常規(guī)PID控制器等。它只能進行一般情況下的溫度系統(tǒng)控制，難以適應滯后大、時變的復雜溫度系統(tǒng)。而針對于較高要求控制場合的智能化、自適應控制儀器儀表，國內相關技術還不是十分成熟，而在商品化以及儀表相關控制參數(shù)的自整定領域，國外已經(jīng)有較多較成熟的產(chǎn)品問世。但由于國外相關技術的保密及我國技術開發(fā)工作的相對滯后，我國在自整定領域始終沒有性能可靠的產(chǎn)品問世。其控制參數(shù)多靠經(jīng)驗積累和試湊法確定。

在國外，溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展十分迅速，并且在自適應、智能化、參數(shù)自整定等領域得到了較大的突破。美國、德國、日本、瑞典等自動化技術較發(fā)達的國家，溫度控制的儀器與儀表商品化程度也較高，其產(chǎn)品具有性能好、穩(wěn)定性高的特點，并廣泛的服務于各行各業(yè)。目前，國外的溫度控制系統(tǒng)及溫度控制儀表正朝著迷你化、智能化、精確化等方面快速發(fā)展。

大林算法（Dahlin?algorithm）對于具有較大純滯后特性的控制對象，如果要求系統(tǒng)無超調量或超調量很小，并且允許有較長的調節(jié)時間，那么PID控制器將很難實現(xiàn)這種控制。IBM公司的大林(Dahlin)在1968年提出了一種針對工業(yè)生產(chǎn)過程中含有純滯后對象的控制算法。其目標就是使整個閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)相當于一個帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)。該算法具有良好的控制效果。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠進行精確的溫度測量、控制及顯示，實現(xiàn)小超調甚至無超調的溫度控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種基于大林算法的溫度控制系統(tǒng)，其組成包括測量部分、顯示部分、控制器以及執(zhí)行器。其中溫度測量部分由于溫度的變化阻值改變，通過電橋及放大處理后將電信號傳給單片機，在將模擬量轉化為數(shù)字量后實現(xiàn)控制。

所述的一種基于大林算法的溫度控制系統(tǒng)，其特征是測量部分用橋式電路結合PT100進行溫度采集的，顯示部分用1602顯示水溫的實時溫度以及設定溫度。

所述的一種基于大林算法的溫度控制系統(tǒng)，其特征是被測量部分額定電壓為交流220V，功率為500～1000W，工作時最大電流為4.55A，有效加熱部分為加熱螺圈管，管內裝有電熱絲并灌入氧化鎂粉之類的絕緣材料，加熱時螺圈管浸沒在液體中，熱傳遞使液體被加熱。

本系統(tǒng)首先采集溫度信號的模擬量，經(jīng)過溫度轉換機構將溫度信號的模擬量轉換為溫度信號的電壓量模擬量，再經(jīng)A/D轉換為溫度信號的數(shù)字量，在單片機中進行處理，轉化為液晶要現(xiàn)實的實際溫度。同時通過按鍵對溫度進行時設定，將采集的的溫度與設計的溫度進行比較，如果實際溫度低于設定溫度，則啟動加熱棒對水進行加熱，如果實際溫度高于設定溫度，則不加熱。

溫度控制系統(tǒng)主要由測量部分、顯示部分、控制器以及執(zhí)行器組成。溫度測量部分由于溫度的變化阻值改變，通過電橋及放大處理后將電信號傳給單片機，在將模擬量轉化為數(shù)字量后實現(xiàn)控制。同時還用四個按鍵實現(xiàn)對目標溫度的設定，將實時溫度與設定溫度進行比較。用差值調節(jié)PWM波形，從而改變加熱裝置的功率，實現(xiàn)溫度的反饋和控制。