[發(fā)明專利]一種適用于凍土試驗的變溫控制系統(tǒng)及控溫方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010037780.2 | 申請日： | 2020-01-14 |
| 公開（公告）號： | CN111240378A | 公開（公告）日： | 2020-06-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張建經(jīng);周永毅;李思江 | 申請（專利權(quán)）人： | 西南交通大學(xué) |
| 主分類號： | G05D23/20 | 分類號： | G05D23/20;G01N25/02;G01N25/12;G01N3/18 |
| 代理公司： | 成都東恒知盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51304 | 代理人： | 何健雄;廖祥文 |
| 地址： | 610036*** | 國省代碼： | 四川;51 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 適用于 凍土 試驗 溫控 系統(tǒng) 方法 | ||
1.一種適用于凍土試驗的變溫控制系統(tǒng)，其特征在于，包括控溫執(zhí)行系統(tǒng)(1)、控溫操作系統(tǒng)(2)、冷卻水供給系統(tǒng)(3)；
所述控溫執(zhí)行系統(tǒng)(1)包括半導(dǎo)體制冷芯片(4)、蓄冷塊(5)、水冷頭(6)，所述半導(dǎo)體制冷芯片(4)包含冷面和熱面，所述半導(dǎo)體制冷芯片(4)的冷面和熱面與分別和蓄冷塊(5)和水冷頭(6)緊貼；
所述控溫操作系統(tǒng)(2)包括上位機(jī)(7)、下位機(jī)(8)、電源(9)、溫度傳感器(10)，所述上位機(jī)(7)和下位機(jī)(8)通過數(shù)據(jù)線(13)連接，所述半導(dǎo)體制冷芯片(4)與下位機(jī)(8)電連接，所述溫度傳感器(10)通過信號線(11)與下位機(jī)(8)相連，所述電源(9)通過電源線(12)與下位機(jī)(8)相連；
所述冷卻水供給系統(tǒng)(3)包含儲水箱(15)、水泵(16)、輸水管(17)、冷卻水控溫盤管(18)、制冷機(jī)(19)和冷卻液輸送管(14)，所述水泵(16)和冷卻水控溫盤管(18)置于儲水箱(15)內(nèi)，所述水泵(16)通過輸水管(17)與水冷頭(6)相連，所述冷卻水控溫盤管(18)通過冷卻液輸送管(14)與制冷機(jī)(19)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于凍土試驗的變溫控制系統(tǒng)，其特征在于，所述半導(dǎo)體制冷芯片(4)的冷面和熱面與蓄冷塊(5)和水冷頭(6)通過在表面均勻涂抹硅脂貼合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于凍土試驗的變溫控制系統(tǒng)，其特征在于，所述半導(dǎo)體制冷芯片(4)形狀為矩形、圓形、圓環(huán)中的一種。
4.一種適用于凍土試驗的控溫方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
步驟a、將半導(dǎo)體制冷芯片(4)的冷面和熱面與分別和蓄冷塊(5)和水冷頭(6)緊貼，上位機(jī)(7)和下位機(jī)(8)通過數(shù)據(jù)線(13)連接，半導(dǎo)體制冷芯片(4)與下位機(jī)(8)電連接，溫度傳感器(10)通過信號線(11)與下位機(jī)(8)相連，電源(9)通過電源線(12)與下位機(jī)(8)相連，水泵(16)和冷卻水控溫盤管(18)置于儲水箱(15)內(nèi)，水泵(16)通過輸水管(17)與水冷頭(6)相連，冷卻水控溫盤管(18)通過冷卻液輸送管(14)與制冷機(jī)(19)相連。
步驟b、在上位機(jī)(7)中設(shè)置PID控制算法的控制參數(shù)F(φ)，單節(jié)點(diǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始參數(shù)通過隨機(jī)矩陣R(δ)生成，編輯控溫時程函數(shù)T(t)，并將F(φ)、R(δ)、T(t)傳輸給下位機(jī)(8)；
步驟c、下位機(jī)(8)通過控溫探頭采集溫控對象的tk時刻的溫度數(shù)據(jù)T0(tk)，根據(jù)上位機(jī)(7)的指令，將采集的溫度、設(shè)定溫度T(tk)和誤差ΔT輸入單節(jié)點(diǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，單節(jié)點(diǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)節(jié)PID控制算法的控制參數(shù)F(φ)，并將優(yōu)化后的控制參數(shù)F’(φ)輸入PID控制算法，然后執(zhí)行PID控溫計算得到tk時刻刻的調(diào)節(jié)功率u(tk)，并根據(jù)調(diào)節(jié)功率u(tk)控制制冷芯片的輸出電壓V(tk)；
步驟d、控溫執(zhí)行系統(tǒng)(1)在下位機(jī)(8)的電壓控制下實(shí)現(xiàn)制冷、產(chǎn)熱量的實(shí)時調(diào)整，當(dāng)誤差大于允許誤差范圍時重復(fù)執(zhí)行步驟c，當(dāng)誤差小于允許誤差范圍時執(zhí)行步驟e；
步驟e、執(zhí)行下一時刻tk+1的控溫計算，并重復(fù)步驟(b)-步驟(c)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種適用于凍土試驗的控溫方法，其特征在于，所述PID控制函數(shù)u(tk)取增量式：
Δu(tk)＝kp(e(tk)-e(tk-1))+kie(tk)+kd(e(tk)-2e(tk-1)+e(tk-2)) 。
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