[發(fā)明專利]溫度控制裝置及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711142252.8
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107762936A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建明;童凱煬;林茂青
• 申請（專利權(quán)）人: 英業(yè)達(dá)科技有限公司;英業(yè)達(dá)股份有限公司
• 主分類號: F04D25/08
• 分類號: F04D25/08;F04D27/00;F04D29/00;G06F1/20
• 代理公司: 北京先進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11648
• 代理人: 趙志顯,劉海英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于一種溫度控制裝置，特別關(guān)于一種具有比例積分微分控制器的溫度控制裝置。

背景技術(shù)

在服務(wù)器領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的溫度控制裝置由于溫度感測及風(fēng)扇轉(zhuǎn)速調(diào)控的時間差，往往產(chǎn)生系統(tǒng)過度冷卻的狀況，同時導(dǎo)致風(fēng)扇電力過度地耗費(fèi)。為了降低電力的消耗，現(xiàn)今的溫度控制裝置導(dǎo)入回授控制技術(shù)，其中以比例積分微分(Proportional-integral-derivative，PID)控制最為常見。

PID控制風(fēng)扇的效果優(yōu)劣主要在于控制參數(shù)的設(shè)計(jì)，而目前的控制參數(shù)設(shè)計(jì)通過重復(fù)性的設(shè)定、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及調(diào)校，即通過試誤法(Trial and error)以得到參數(shù)組合，其缺點(diǎn)在于耗費(fèi)人力及時間，且測試出的參數(shù)組合通常并非為最佳值。另外，現(xiàn)今的PID控制風(fēng)扇僅以一組固定的參數(shù)組合來設(shè)定PID控制器內(nèi)的控制參數(shù)。當(dāng)控制參數(shù)設(shè)定數(shù)值較大時，在暫態(tài)響應(yīng)區(qū)間(即溫度一開始上升的期間)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速會因偵測到突然的溫度差而急速攀升，造成過度冷卻的狀況；而當(dāng)控制參數(shù)設(shè)定數(shù)值較小時，雖可減緩風(fēng)扇轉(zhuǎn)速在暫態(tài)響應(yīng)區(qū)間的反應(yīng)，然而暫態(tài)響應(yīng)的循跡效果不佳，難以迅速進(jìn)入穩(wěn)態(tài)響應(yīng)區(qū)間，也因此在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)響應(yīng)區(qū)域前，容易有溫度過沖的情況。此外，固定控制參數(shù)亦易造成在穩(wěn)態(tài)響應(yīng)區(qū)間中風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的震蕩(Oscillation)現(xiàn)象。

因此，以固定的參數(shù)組合來設(shè)定PID控制器內(nèi)的控制參數(shù)并無法同時滿足暫態(tài)響應(yīng)區(qū)間及穩(wěn)態(tài)響應(yīng)區(qū)間的需求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述，本發(fā)明提供一種溫度控制裝置及其控制方法以滿足上述需求。

依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的溫度控制裝置，包括風(fēng)扇、溫度感測器、參數(shù)調(diào)整單元及比例積分微分(Proportional-integral-derivative，PID)控制器。風(fēng)扇用以驅(qū)動氣流而控制受控區(qū)的溫度。溫度感測器用以取得偵測溫度值且設(shè)置于受控區(qū)，而偵測溫度值用于表示受控區(qū)的溫度。參數(shù)調(diào)整單元依據(jù)偵測溫度值、外在環(huán)境溫度值及目標(biāo)溫度值計(jì)算出溫度誤差值，并依據(jù)溫度誤差值及調(diào)變方程式計(jì)算出降溫參數(shù)組合。PID控制器在溫度誤差值大于判斷閾值時，依據(jù)初始參數(shù)組合控制風(fēng)扇，并在該溫度誤差值等于或小于該判斷閾值時，依據(jù)降溫參數(shù)組合控制風(fēng)扇。其中初始參數(shù)組合包括多個皆等于預(yù)設(shè)數(shù)值的初始參數(shù)。

依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的溫度控制方法，適用于包括PID控制器及風(fēng)扇的溫度控制裝置，其中溫度控制裝置用以控制受控區(qū)的溫度。所述轉(zhuǎn)速控制方法包括：取得偵測溫度值，其中偵測溫度值用于表示受控區(qū)的溫度；依據(jù)偵測溫度值、外在環(huán)境溫度值及目標(biāo)溫度值計(jì)算得到溫度誤差值；依據(jù)溫度誤差值及調(diào)變方程式計(jì)算得到降溫參數(shù)組合；當(dāng)溫度誤差值大于判斷閾值時，設(shè)定PID控制器的多個控制參數(shù)為初始參數(shù)組合以控制該風(fēng)扇，其中初始參數(shù)組合包括與控制參數(shù)數(shù)量相同的多個初始參數(shù)，且所述初始參數(shù)皆等于一預(yù)設(shè)數(shù)值；以及當(dāng)溫度誤差值等于或小于判斷閾值時，依據(jù)降溫參數(shù)組合設(shè)定PID控制器的控制參數(shù)以控制風(fēng)扇。

通過上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所公開的溫度控制裝置及其控制方法，在受控區(qū)初啟動時以初始參數(shù)組合控制風(fēng)扇，并在溫度誤差值等于或小于判斷閾值時，依據(jù)溫度誤差值及調(diào)變方程式動態(tài)地調(diào)整PID控制器的控制參數(shù)，避免在暫態(tài)響應(yīng)區(qū)間內(nèi)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速因溫度差及控制參數(shù)的加乘而急劇攀升進(jìn)而導(dǎo)致過度冷卻的情況，也可避免在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)響應(yīng)區(qū)域前環(huán)境溫度過沖的情況，以及降低在穩(wěn)態(tài)響應(yīng)區(qū)間中，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的震蕩現(xiàn)象。此外，通過溫度控制裝置自動運(yùn)算取得PID控制參數(shù)的控制方式，不僅可以達(dá)到優(yōu)化控制，還降低由操作人員執(zhí)行參數(shù)調(diào)校的人力成本。

以上關(guān)于本發(fā)明內(nèi)容的說明及以下的實(shí)施方式的說明用以示范與解釋本發(fā)明的精神與原理，并且提供本發(fā)明的權(quán)利要求書更進(jìn)一步的解釋。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的溫度控制裝置的功能方塊圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的溫度控制方法的流程圖。

圖3A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例及現(xiàn)有技術(shù)所繪示的溫度控制方法的時間-風(fēng)扇占空比圖。

圖3B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例及現(xiàn)有技術(shù)所繪示的溫度控制方法的時間-溫度圖。

其中，附圖標(biāo)記：

1溫度控制裝置

11 風(fēng)扇

13 溫度感測器

15 參數(shù)調(diào)整單元

17 比例積分微分控制器

具體實(shí)施方式