[發(fā)明專利]一種帶有環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)牟钍緬呙枇繜醿x程序控溫方法

在審

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• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN108508934A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒濤;王忠鋒;郁洋;魏來星;李永民;王景楊;張鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;G05B11/42
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 李巨智

本發(fā)明涉及過程控制領(lǐng)域，具體地說是一種帶有環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)牟钍緬呙枇繜醿x程序控溫方法，設(shè)計前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器，并整定前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器的控制參數(shù)；采集爐體外壁溫度作為前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器的輸入，得到前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器的輸出值；設(shè)計爐溫PID控制器，并整定爐溫PID控制器的控制參數(shù)；計算溫度控制偏差作為PID控制器輸入，得到PID控制器的輸出值；將PID控制器的輸出值與前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器的輸出值疊加，輸出溫度控制信號，按照溫度控制目標(biāo)控制爐內(nèi)溫度的變化。本發(fā)明提高了爐溫控制系統(tǒng)的控制精度,從而降低使用該類儀器進(jìn)行熱分析實(shí)驗(yàn)的失敗率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及過程控制領(lǐng)域，具體地說是一種帶有環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)牟钍緬呙枇繜醿x程序控溫方法。

背景技術(shù)

差示掃描量熱儀是一種用于測量樣品在一定氣氛及程序控溫下，樣品端與參比端熱流差隨溫度或時間的變化關(guān)系的熱分析科學(xué)儀器，能定量測定多種熱力學(xué)參數(shù)，廣泛應(yīng)用于材料、食品的研發(fā)、性能檢測與質(zhì)量控制。其程序控溫包括線性升溫、降溫、恒溫三種控制方式。

在使用儀器進(jìn)行熱分析實(shí)驗(yàn)時，測定的熱力學(xué)參數(shù)只有在差示掃描量熱儀的爐體溫度控制曲線線性度良好的條件下，才是準(zhǔn)確有效的。由于熱傳導(dǎo)作用存在，爐體溫度容易受到儀器所處環(huán)境的溫度影響，嚴(yán)重情況下將直接導(dǎo)致控溫曲線抖動幅值過大，熱分析實(shí)驗(yàn)失敗。現(xiàn)有的差示掃描量熱儀均不對環(huán)境溫度干擾進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)環(huán)境溫度變化顯著時，爐體溫度控制曲線將出現(xiàn)明顯抖動，控制效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種帶有環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)牟钍緬呙枇繜醿x程序控溫方法，解決了差示掃描量熱儀在程序控溫過程中由環(huán)境溫度變化所引起的擾動抑制問題。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

一種帶有環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)牟钍緬呙枇繜醿x程序控溫方法，包括以下過程：

步驟1：設(shè)計前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器G_f(s)，并整定前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器G_f(s)的控制參數(shù)；

步驟2：采集爐體外壁溫度作為前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器G_f(s)的輸入，得到前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器G_f(s)的輸出值；

步驟3：設(shè)計爐溫PID控制器，并整定爐溫PID控制器的控制參數(shù)；

步驟4：根據(jù)爐內(nèi)溫度設(shè)定值和爐內(nèi)溫度測量值計算溫度控制偏差e(k)作為PID控制器輸入，得到PID控制器的輸出值；

步驟5：將PID控制器的輸出值與前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器G_f(s)的輸出值疊加，輸出溫度控制信號，按照溫度控制目標(biāo)控制爐內(nèi)溫度的變化。

在差示掃描量熱儀的爐體外壁設(shè)置溫度傳感器，用于采集爐體外壁溫度。

所述溫度傳感器為多個。

所述爐體外壁溫度為對多個溫度傳感器測量結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均得到的平均值。

所述前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器G_f(s)為：

其中，K_f為靜態(tài)增益參數(shù)，T₁為超前時間參數(shù)；T₂為滯后時間參數(shù)。

所述前饋環(huán)境溫度補(bǔ)償控制器G_f(s)的輸出值為：