一種高低溫實驗箱的壓縮機冷卻智能起停的pid控制方法

2023-04-23 10:47:51 2

專利名稱：一種高低溫實驗箱的壓縮機冷卻智能起停的pid控制方法
技術領域：
本發明涉及工業控制或國防軍事領域中高低溫控制過程中應用功能研究，在借鑑 傳統PID控制，引進壓縮機冷卻智能起停參數參與PID控制器的計算，並將壓縮機冷卻智能 起停參數與計算出的比例係數、積分係數和微分係數進行關聯，通過對高低溫實驗箱的壓 縮機冷卻智能起停的PID控制方法實際應用，可以有效的保護高低溫實驗箱的壓縮機應用 效果，降低冷卻PID控制中壓縮機啟動電流，在滿足實驗箱溫度控制要求，延長了壓縮機使 用壽命，並提高了高低溫實驗箱指標和質量。
背景技術：
工業控制領域或國防軍事中溫度控制應用的場合很多，用於工業產品高、低溫的 可靠性試驗。對電子電工、汽車摩託、航空航天、船舶兵器、高等院校、科研單位等相關產品 的零部件及材料在高、低溫(交變)循環變化的情況下，檢驗其各項性能指標。高低溫實驗 箱採用帶PID調節、多種輸出、快速自整定、數字式顯示、讀數方便高低溫控制儀表。高低溫 實驗箱產品示意圖如

圖1所示，實驗箱工作室及試品架為不鏽鋼材料，外箱體為優質冷軋 板噴塑而成，外形美觀。箱門與工作室、外殼設有耐高溫密封條及壓緊裝置，有效的保證箱 體的密封性。製冷系統選用全封閉壓縮機，確保高低溫實驗箱低溫的穩定性。有超溫保護 及控制迴路過載保護、短路保護，使用安全可靠。高低溫實驗箱高低溫控制的簡化模型如圖2所示，高低溫度控制主要包括加熱裝 置、冷卻裝置、檢測裝置、控制單元和控制對象等，首先檢測裝置檢測控制對象的實際溫度， 控制單元比較控制對象的實際溫度和設定溫度的差值，通過PID或模糊等理論計算需要輸 出的加熱或製冷功率大小，由加熱裝置或冷卻裝置動作在控制對象上，在高低溫控制的簡 化模型構成的閉環控制迴路上實現如圖3所示的溫度控制過程。PID控制問世至今已有60多年的歷史，採用PID (比例-積分-微分)控制設計的 溫度控制器可以消除慣性溫度誤差，PID控制是根據系統的誤差利用比例_積分_微分計 算出控制量，由於傳統的PID控制算法，其運算簡單、調整方便、魯棒性強，得到非常廣泛的 應用。目前高低溫實驗箱高低溫控制的多採用PID控制，由於PID控制是基於循環時間段 進行控制的，如果循環時間段設的太長就不能滿足PID實時控制，如果循環時間段設的太 短PID控制會造成冷卻裝置的壓縮機頻繁啟動，造成壓縮機啟動電流，壓縮機啟動電流如 圖4所示，壓縮機頻繁縮短壓縮機使用壽命。為避免壓縮機頻繁動作，在實際應用中利用傳 統的PID控制算法進行輸出的計算，在輸出端利用時間繼電器進行延時輸出控制，由於傳 統的PID控制算法沒有考慮到時間繼電器延時輸出，這樣就會造成PID控制算法計算出的 比例增益P、積分時間I、微分時間D與實際控制的不一致，造成的溫度控制不穩定。高低溫控制中由於上述PID控制問題，某些控制應用中放棄PID控制，採用 On-off (開關)控制，當溫度從高向低，沒有到達設定低溫時，壓縮機持續工作，到達設定低 溫時，壓縮機就停止工作，由於壓縮機持續工作較長，會造成溫度下衝過大；溫度低於設定 低溫時，壓縮機停止工作直到到達設定溫度，由於壓縮機停止工作較長，會造成溫度上衝過大；採用On-off (開關)控制很難實現低溫的穩定控制，圍繞設定溫度波動較大如圖5所示。

發明內容
本發明的目的在於工業控制或國防軍事領域中高低溫控制過程中PID控制方法 研究，提供一種高低溫實驗箱的壓縮機冷卻智能起停的PID控制方法，在借鑑傳統PID控 制，引進壓縮機冷卻智能起停參數參與PID控制器的計算，並將壓縮機冷卻智能起停參數 與計算出的比例係數、積分係數和微分係數進行關聯。引進壓縮機冷卻智能起停參數參與PID控制器的計算，並將壓縮機冷卻智能起停 參數與計算出的比例係數、積分係數和微分係數進行關聯，求取PID控制過程中的比例參 數P、積分參數D、微分參數I，在控制過程中通過給定加熱或製冷控制，根據高低溫實驗箱 溫度的變化，求取系統設定溫度時的PID控制過程參數，圖6所示引進壓縮機冷卻智能起停 參數PID控制原理。借鑑用傳統數字PID算法，傳統數字PID基本控制公式如下
權利要求
1.一種高低溫實驗箱的壓縮機冷卻智能起停的PID控制方法，其特徵在於，該方法包括與傳統的高低溫實驗箱壓縮機冷卻PID控制方法比較，引入了壓縮機冷卻智能起停參 數參與PID控制器的計算，並將壓縮機冷卻智能起停參數與計算出的比例係數、積分係數 和微分係數進行關聯，把它們作為當前控制器的參考進行PID控制。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於高低溫實驗箱的壓縮機冷卻將PID控制 與ON-OFF控制關聯控制，避免了 PID控制壓縮機頻繁動作電流過大，縮短使用壽命，同時避 免ON-OFF控制溫度不穩定波動太大的缺點，使得控制溫度穩定，壓縮機不會頻繁動作，延 長使用壽命。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於引入了壓縮機冷卻智能起停參數，改進 PID控制器的計算公式，使得對壓縮機冷卻PID控制滿足壓縮機頻繁動作間隔時間的要求， 並將壓縮機冷卻智能起停與計算出的比例係數、積分係數和微分係數進行關聯，把它們作 為當前控制器的參考進行PID控制，實現低溫實驗箱低溫穩定控制。
全文摘要
本發明提供一種高低溫實驗箱的壓縮機冷卻智能起停的PID控制方法，與傳統的高低溫實驗箱壓縮機冷卻PID控制方法比較，引入了壓縮機冷卻智能起停參數參與PID控制器的計算，並將壓縮機冷卻智能起停參數與計算出的比例係數、積分係數和微分係數進行關聯，把它們作為當前控制器的參考進行PID控制。通過對高低溫實驗箱的壓縮機冷卻智能起停的PID控制方法實際應用，可以有效的保護高低溫實驗箱的壓縮機應用效果，降低冷卻PID控制中壓縮機啟動電流，在滿足實驗箱溫度控制要求，延長了壓縮機使用壽命，並提高了高低溫實驗箱指標和質量。
文檔編號F04B49/06GK102116282SQ20111002343
公開日2011年7月6日 申請日期2011年1月21日 優先權日2011年1月21日
發明者劉巖, 孫磊, 楊波, 趙樹民, 鮑治坤 申請人:丹納赫西特傳感工業控制(天津)有限公司