CN112578667A - 恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质 - Google Patents

恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质 Download PDF

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CN112578667A CN202011384728.0A CN202011384728A CN112578667A CN 112578667 A CN112578667 A CN 112578667A CN 202011384728 A CN202011384728 A CN 202011384728A CN 112578667 A CN112578667 A CN 112578667A
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Abstract

本发明提供一种恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质，该方法包括：模型确定步骤，采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取被测系统的恒温控制数学模型；离散处理步骤，采用比例积分微分控制算法，将输入被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式；动态调整步骤，在线不断检测被测系统的温差值和温差差值，利用恒温控制数学模型和离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。本发明提供的技术方案通过在线不断检测温差值和温差差值，在不同温差区间自动整定PID参数，克服了热传递滞后性，实现恒温控制。

Description

恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质
技术领域
本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质。
背景技术
目前，在现代的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在诸多领域中，人们需要对各类的加热炉、热处理炉、反应炉、锅炉、热水器的温度进行检测和控制，目前，比较经典的用于液体在加热或者冷却时的温度自动控制算法为比例积分微分(PID)控制算法。
然而，PID控制算法最佳的适应对象是响应快的系统，例如电机。在液体加热(或冷却)的温度自动控制技术领域，热量传导时效性非常差并且收到外界环境温度影响严重，因此被控对象的响应慢。当经典PID控制算法用于温度自动控制技术领域时，升温过程(或降温过程)的严重滞后性使得热源温度(或冷源温度)与被控对象实际温度的差值很大，被控对象温度极难稳定，导致被控对象温度进入稳态的时间长，超调幅度大，且进入稳态后精度不高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种恒温差温度控制方法及其系统、工业控制设备和存储介质，通过在线不断检测温差值和温差差值，在不同温差区间自动整定PID参数，克服了热传递滞后性，实现恒温控制。
本发明提出一种恒温差温度控制方法，所述方法包括：
模型确定步骤，采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取所述被测系统的恒温控制数学模型；
离散处理步骤，采用比例积分微分控制算法，将输入所述被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式；
动态调整步骤，在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值，利用所述恒温控制数学模型和所述离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整所述被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。
优选的，所述模型确定步骤具体包括：
从所述被测系统的输入端输入阶跃信号，并从所述被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，分析所述响应变化曲线得到所述恒温控制数学模型的传递函数G(s)，其中，
Figure BDA0002807875890000021
s表示复频率。
优选的，在所述离散处理步骤中，所述时域连续函数为
Figure BDA0002807875890000022
其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，
Figure BDA0002807875890000023
表示比例积分控制器，
Figure BDA0002807875890000024
表示比例微分控制器，所述离散域比例积分微分控制公式为
Figure BDA0002807875890000025
其中，kp表示比例系数，e(k)表示在k时刻的温差值，KI表示积分系数，ej表示在从0到k时刻每一个时刻对应的采样点温差值，KD表示微分系数，ek表示在k时刻采样点温差值，ek-1表示在k-1时刻采样点温差值。
优选的，所述动态调整步骤具体包括：
通过预设软件调出模糊工具，所述模糊工具包括初始的比例积分微分参数；
将在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值代入所述模糊工具中，以获取更新后的比例积分微分参数；
利用所述更新后的比例积分微分参数、所述离散域比例积分微分控制公式和所述恒温控制数学模型，根据实际的实验现象制订模糊控制规则表；
采用重心法对所述模糊控制规则表进行解模糊，得到调整加热功率去跟踪温度变化；
根据温度变化在不同温差区间内，自动调整所述被测系统的所述比例积分微分参数，以实现恒温控制。
另一方面，本发明还提供一种恒温差温度控制系统，所述系统包括模型确定模块、离散处理模块和动态调整模块，其中，
所述模型确定模块，用于采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取所述被测系统的恒温控制数学模型；
所述离散处理模块，用于采用比例积分微分控制算法，将输入所述被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式；
所述动态调整模块，在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值，用于利用所述恒温控制数学模型和所述离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整所述被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。
优选的，所述模型确定模块具体用于：
从所述被测系统的输入端输入阶跃信号，并从所述被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，分析所述响应变化曲线得到所述恒温控制数学模型的传递函数G(s)，其中，
Figure BDA0002807875890000031
s表示复频率。
优选的，在所述离散处理模块中，所述时域连续函数为
Figure BDA0002807875890000032
其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，
Figure BDA0002807875890000033
表示比例积分控制器，
Figure BDA0002807875890000034
表示比例微分控制器，所述离散域比例积分微分控制公式为
Figure BDA0002807875890000035
其中，kp表示比例系数，e(k)表示在k时刻的温差值，KI表示积分系数，ej表示在从0到k时刻每一个时刻对应的采样点温差值，KD表示微分系数，ek表示在k时刻采样点温差值，ek-1表示在k-1时刻采样点温差值。
优选的，所述动态调整模块具体用于：
通过预设软件调出模糊工具，所述模糊工具包括初始的比例积分微分参数；
将在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值代入所述模糊工具中，以获取更新后的比例积分微分参数；
利用所述更新后的比例积分微分参数、所述离散域比例积分微分控制公式和所述恒温控制数学模型，根据实际的实验现象制订模糊控制规则表；
采用重心法对所述模糊控制规则表进行解模糊，得到调整加热功率去跟踪温度变化；
根据温度变化在不同温差区间内，自动调整所述被测系统的所述比例积分微分参数，以实现恒温控制。
又一方面，本发明还提供一种工业控制设备，其中，所述工业控制设备包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机处理指令，所述处理器通过调用所述计算机处理指令来执行前述的恒温差温度控制方法。
再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的恒温差温度控制方法的步骤。
本发明提供的技术方案具有以下优点：本发明为基于模糊PID控制算法的恒温差温度控制方法，该方法通过在线不断检测温差值和温差差值，根据模糊控制原理对PID参数进行在线修改，在不同温差区间自动调整PID参数，克服了热传递滞后性和外界环境干扰带来的影响，而使被控对象有良好的动、静态性能，实现恒温控制。
附图说明
图1为本发明一实施方式中恒温差温度控制方法的流程示意图；
图2为本发明一实施方式中恒温监测框图；
图3为本发明一实施方式中模糊控制规则表的示意图；
图4为本发明一实施方式中模糊PID控制算法与现有技术传统PID控制算法的仿真对比示意图；
图5为本发明一实施方式中恒温差温度控制系统1的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下将对本发明所提供的一种恒温差温度控制方法及其系统进行详细说明。
请参阅图1，为本发明一实施方式中恒温差温度控制方法的流程示意图。
在步骤S1中，模型确定步骤，采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取被测系统的恒温控制数学模型。
在本实施方式中，被测系统(或者被控对象)从一个稳定的状态到另一个稳定的状态过程中，其动态特征才会表现出来，所以想要测量被测系统的动态特性，就必须让被测系统处于变化的状态下，本发明采用了时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取被测系统的恒温控制数学模型。
在本实施方式中，所述模型确定步骤S1具体包括：
从被测系统的输入端输入阶跃信号，并从被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，分析响应变化曲线得到恒温控制数学模型的传递函数G(s)，其中，
Figure BDA0002807875890000051
s表示复频率。
在本实施方式中，从被测系统的输入端输入一个阶跃信号，并从被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，再对响应变化曲线进行分析，从而得出确定被测系统的传递函数，形式为二阶惯性加纯迟延，其数学模型可以使用二阶的系统来描述，根据传热学原理，解得传递函数为
Figure BDA0002807875890000061
s表示复频率(s域)。
在步骤S2中，离散处理步骤，采用比例积分微分(PID)控制算法，将输入被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分(PID)控制公式。
在本实施方式中，在离散处理步骤S2中，所述时域连续函数为
Figure BDA0002807875890000062
其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，
Figure BDA0002807875890000063
表示比例积分控制器，
Figure BDA0002807875890000064
表示比例微分控制器，所述离散域比例积分微分(PID)控制公式为
Figure BDA0002807875890000065
其中，kp表示比例系数，e(k)表示在k时刻的温差值，KI表示积分系数，ej表示在从0到k时刻每一个时刻对应的采样点温差值，KD表示微分系数，ek表示在k时刻采样点温差值，ek-1表示在k-1时刻采样点温差值，以上获取离散域比例积分微分(PID)控制公式的过程即为比例积分微分(PID)控制算法。
在本实施方式中，传递函数G(s)是根据三次的采集输入输出值得到的实际被测系统的数学模型，在其前一级是PID控制器，PID算法的代码实现需要把连续PID离散化，以便能在计算机中处理，其中，传递函数G(s)的输入也就是前一级的输出，就是PID控制器的输出。PID控制器由模糊控制器和离散域PID公式组成，模糊控制器根据温差值和温差差值得到比例系数、积分系数、微分系数这三个参数，离散域PID公式根据比例系数、积分系数、微分系数这三个参数得到输出，输出结果值就是传递函数G(s)的输入。输入被测系统的时域连续函数为
Figure BDA0002807875890000066
其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，
Figure BDA0002807875890000071
表示比例积分控制器，
Figure BDA0002807875890000072
表示比例微分控制器，本发明需要把模拟PID离散化，那么式中微分项和积分项不能使用，必须经过离散化处理，假设T表示采样周期、K表示采样的序列，则可以用离散KT代替连续时间t，可以得到如下公式：
Figure BDA0002807875890000073
代入S域连续函数
Figure BDA0002807875890000074
得到离散域比例积分微分(PID)控制公式为：
Figure BDA0002807875890000075
而增量式PID就是本次的PID输出和上一次PID输出的差值，增量推算结果如下：
Figure BDA0002807875890000076
得到上一次输出和本次的增量，就可以得到最终增量式PID控制器的输出为：uk＝uk-1+Δuk。
在步骤S3中，动态调整步骤，利用恒温控制数学模型和离散域比例积分微分(PID)控制公式，通过比例积分微分(PID)控制算法在线不断检测被测系统的温差值和温差差值，并在不同温差区间内自动调整被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。
在本实施方式中，所述动态调整步骤S3具体包括：
通过预设软件调出模糊工具，所述模糊工具包括初始的比例积分微分参数；
将在线不断检测被测系统的温差值和温差差值代入模糊工具中，以获取更新后的比例积分微分参数；
利用所述更新后的比例积分微分参数、所述离散域比例积分微分控制公式和所述恒温控制数学模型，根据实际的实验现象制订模糊控制规则表；
采用重心法对所述模糊控制规则表进行解模糊，得到调整加热功率去跟踪温度变化；
根据温度变化在不同温差区间内，自动调整被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。其中，该比例积分微分参数包括比例系数、积分系数、微分系数这三个参数。
在本实施方式中，在得到恒温控制数学模型和离散域PID控制公式之后，就可以通过Simulink对模糊PID控制算法进行建模和分析，预设软件为MATLAB软件，具体分为以下五步：
第一步，通过预设软件调出模糊工具，该预设软件为MATLAB软件，即通过MATLAB软件调出模糊工具Fuzzy，模糊工具包含初始的PID参数；
第二步，通过比例积分微分(PID)控制算法，将在线不断检测被测系统的温差值e(t)和温差差值Δe(t)代入模糊工具中，以获取更新后的比例积分微分参数，例如Kp、Ki、Kd三个参数，Kp表示比例系数，Ki表示积分系数，Kd表示微分系数，如图2的恒温监测框图所示，获取更新后的比例积分微分参数的过程称之为确定模糊控制方案，这个模糊控制方案主要包括以下三个步骤：①形成由7个隶属值NB、NM、NS、O、PS、PM、PB所形成的的八个隶属度区间，7个隶属值构成离散论域，以O为中心，N代表负(Negative)，P代表正(Positive)，B代表大(big)，M代表中(middle)，S代表小(small)，理想结果温差值达到理想状态时处于O左右，但是会存在正向偏置P方向或者负向偏执N方向，例如，如果NB/NM/NS/O/PS/PM/PB＝-3/-2/-1/0/1/2/3，那么八个隶属度区间分别是e(t)<-3、-3<e(t)<-2、-2<e(t)<-1、-1<e(t)<0、0<e(t)<1、1<e(t)<2、2<e(t)<3、3<e(t)，然后，输入温差值e(t)和温差差值Δe(t)，并判断所输入的温差值e(t)和温差差值Δe(t)分别在所述八个隶属度区间中的哪一个区间，举例来说，如果e(t)为7，Δe(t)为0.7，那么，e(t)所在八个隶属度区间(-3/-2/-1/0/1/2/3)中的大于3的区间，所以e(t)列方向就对应隶属度表中的PB，Δe(t)所在八个隶属度区间(-3/-2/-1/0/1/2/3)中的0-1的区间，所以Δe(t)为0.7就对应隶属度表中的O；②根据输入温差值e(t)和温差差值Δe(t)所在的隶属度区间，利用隶属度区间乘以相应的隶属值算出输出值；③输出算出的输出值，作为更新后的Kp、Ki、Kd三个参数的参数值；
第三步，利用所述更新后的比例积分微分参数、所述离散域比例积分微分控制公式和所述恒温控制数学模型，根据实际的实验现象制订模糊控制规则表，如图3所示，图3中的横向这一行代表温差值e(t)的7个隶属值，图3中的纵向这一列代表温差差值Δe(t)的7个隶属值，图3中间的P/I/D表示根据温差值e(t)和温差差值Δe(t)在不同的区域所取出对应区域的比例微分积分值，具体的，通过将更新后的比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd这三个参数代入步骤S2中获取的离散域比例积分微分(PID)控制公式以得到模拟调整量，将模拟调整量输入到步骤S1得到的恒温控制数学模型的传递函数G(s)，利用传递函数G(s)的输出构成闭环控制系统，进而实现快速跟踪，然后根据实际的实验现象制订模糊控制规则表，例如通过水源、水泵、温度计、模拟井筒、加热箱、测温PT1000传感器、温度检测及控制模块搭建实验平台，通过水泵控制水箱存储容量的大小，通过温度计进行实时显示记录，温度计的出口作为模拟井筒的输入，将测温传感器放入井筒中感知温度的变化，通过温度检测及控制模块测量传感器的温度值，得到温差值e(t)和温差差值Δe(t)，利用所述模糊控制方案制订模糊控制规则表；
第四步，采用重心法对所述模糊控制规则表进行解模糊，重心法的详细步骤是在上述确定了模糊控制规则表之后，直接根据实际的温差值e(t)和温差差值Δe(t)加入判断函数，例如，If(e(k)<-3)
{
Excute Code...
}，判断函数对应每一个温差值e(t)和温差差值Δe(t)的隶属度区间，输出调整PID三个参数代入PID计算公式以实现解模糊，在解完之后得到调整加热功率去跟踪温度变化；
第五步，根据温度变化在不同温差区间内，自动调整所述被测系统的所述比例积分微分参数，以实现恒温控制。
在本实施方式中，最后保存建立的模糊控制器，在完成上面的步骤后，已经得到了模糊控制器内输入隶属度函数、输出隶属度函数并完成建立模糊控制器，其中，输入隶属度函数就是输入温差值和温差差值处于矩阵表的哪一个区域，输出隶属度函数就是在这个区域取出对应的值，暂时保存建立的模糊控制器并加载到MATLAB工作空间，使用Simulink进行仿真时直接调用，Simulink就是MATLAB中的一个模块，用于模块的图形化建模仿真。
在本实施方式中，还对建立模糊控制器进行测试并到仿真图，如图4所示，在跟踪过程中，设定ADC采样温差值为3mV，15秒定时后加入3mV阶跃信号，仿真结果显示能够实现快速跟踪，其中两个阶跃信号，前一个阶跃信号是延迟5秒，后一个阶跃信号是延迟20秒；线型较细的为现有技术中的传统PID算法的仿真曲线图图，线型最粗的为本发明中模糊PID算法的仿真曲线图图，对比发现本发明模糊PID没有超调，在阶跃信号加入模拟温度的快速变化后，模糊PID跟踪速度更快、更稳定。
请参阅图5，为本发明一实施方式中恒温差温度控制系统1的结构示意图。
在本实施方式中，恒温差温度控制系统1包括模型确定模块2、离散处理模块3和动态调整模块4。
模型确定模块2，用于采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取被测系统的恒温控制数学模型。
在本实施方式中，模型确定模块2具体用于：
从所述被测系统的输入端输入阶跃信号，并从所述被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，分析所述响应变化曲线得到所述恒温控制数学模型的传递函数G(s)，其中，
Figure BDA0002807875890000101
s表示复频率。
在本实施方式中，从被测系统的输入端输入一个阶跃信号，并从被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，再对响应变化曲线进行分析，从而得出确定被测系统的传递函数，形式为二阶惯性加纯迟延，其数学模型可以使用二阶的系统来描述，根据传热学原理，解得传递函数为
Figure BDA0002807875890000111
s表示复频率(s域)。
离散处理模块3，用于采用比例积分微分控制算法，将输入被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式。
在本实施方式中，在离散处理模块3中，所述时域连续函数为
Figure BDA0002807875890000112
其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，
Figure BDA0002807875890000113
表示比例积分控制器，
Figure BDA0002807875890000114
表示比例微分控制器，所述离散域比例积分微分控制公式为
Figure BDA0002807875890000115
其中，kp表示比例系数，e(k)表示在k时刻的温差值，KI表示积分系数，ej表示在从0到k时刻每一个时刻对应的采样点温差值，KD表示微分系数，ek表示在k时刻采样点温差值，ek-1表示在k-1时刻采样点温差值。
在本实施方式中，传递函数G(s)是根据三次的采集输入输出值得到的实际被测系统的数学模型，在其前一级是PID控制器，PID算法的代码实现需要把连续PID离散化，以便能在计算机中处理。输入被测系统的时域连续函数为
Figure BDA0002807875890000116
其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，
Figure BDA0002807875890000117
表示比例积分控制器，
Figure BDA0002807875890000118
表示比例微分控制器，本发明需要把模拟PID离散化，那么式中微分项和积分项不能使用，必须经过离散化处理，假设T表示采样周期、K表示采样的序列，则可以用离散KT代替连续时间t，可以得到如下公式：
Figure BDA0002807875890000121
代入S域连续函数，得到离散域比例积分微分(PID)控制公式为：
Figure BDA0002807875890000122
而增量式PID就是本次的PID输出和上一次PID输出的差值，增量推算结果如下：
Figure BDA0002807875890000123
得到上一次输出和本次的增量，就可以得到最终增量式PID控制器的输出为：uk＝uk-1+Δuk。
动态调整模块4，用于在线不断检测被测系统的温差值和温差差值，利用恒温控制数学模型和离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。
在本实施方式中，动态调整模块4具体用于：
通过预设软件调出模糊工具，所述模糊工具包括初始的比例积分微分参数；
将在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值代入所述模糊工具中，以获取更新后的比例积分微分参数；
利用所述更新后的比例积分微分参数、所述离散域比例积分微分控制公式和所述恒温控制数学模型，根据实际的实验现象制订模糊控制规则表；
采用重心法对所述模糊控制规则表进行解模糊，得到调整加热功率去跟踪温度变化；
根据温度变化在不同温差区间内，自动调整所述被测系统的所述比例积分微分参数，以实现恒温控制。其中，该比例积分微分参数包括比例系数、积分系数、微分系数这三个参数。
在本实施方式中，预设软件为MATLAB软件，在得到恒温控制数学模型和离散域PID控制公式之后，就可以通过Simulink对模糊PID控制算法进行建模和分析，具体的建模和分析步骤如前述方法项中的五步所示，在此不做重复描述。
另外，本发明还提供一种工业控制设备，其中，所述工业控制设备包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机处理指令，所述处理器通过调用所述计算机处理指令来执行前述的恒温差温度控制方法。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的恒温差温度控制方法的步骤。
本发明提供的技术方案具有以下优点：本发明为基于模糊PID控制算法的恒温差温度控制方法，该方法通过在线不断检测温差值和温差差值，根据模糊控制原理对PID参数进行在线修改，在不同温差区间自动调整PID参数，克服了热传递滞后性和外界环境干扰带来的影响，而使被控对象有良好的动、静态性能，实现恒温控制。
值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种恒温差温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：
模型确定步骤，采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取所述被测系统的恒温控制数学模型；
离散处理步骤，采用比例积分微分控制算法，将输入所述被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式；
动态调整步骤，在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值，利用所述恒温控制数学模型和所述离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整所述被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。
2.如权利要求1所述的恒温差温度控制方法，其特征在于，所述模型确定步骤具体包括：
从所述被测系统的输入端输入阶跃信号，并从所述被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，分析所述响应变化曲线得到所述恒温控制数学模型的传递函数G(s)，其中，
Figure FDA0002807875880000011
s表示复频率。
3.如权利要求1所述的恒温差温度控制方法，其特征在于，在所述离散处理步骤中，所述时域连续函数为
Figure FDA0002807875880000012
其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，
Figure FDA0002807875880000013
表示比例积分控制器，
Figure FDA0002807875880000014
表示比例微分控制器，所述离散域比例积分微分控制公式为
Figure FDA0002807875880000015
其中，kp表示比例系数，e(k)表示在k时刻的温差值，KI表示积分系数，ej表示在从0到k时刻每一个时刻对应的采样点温差值，KD表示微分系数，ek表示在k时刻采样点温差值，ek-1表示在k-1时刻采样点温差值。
4.如权利要求1所述的恒温差温度控制方法，其特征在于，所述动态调整步骤具体包括：
通过预设软件调出模糊工具，所述模糊工具包括初始的比例积分微分参数；
将在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值代入所述模糊工具中，以获取更新后的比例积分微分参数；
利用所述更新后的比例积分微分参数、所述离散域比例积分微分控制公式和所述恒温控制数学模型，根据实际的实验现象制订模糊控制规则表；
采用重心法对所述模糊控制规则表进行解模糊，得到调整加热功率去跟踪温度变化；
根据温度变化在不同温差区间内，自动调整所述被测系统的所述比例积分微分参数，以实现恒温控制。
5.一种恒温差温度控制系统，其特征在于，所述系统包括模型确定模块、离散处理模块和动态调整模块，其中，
所述模型确定模块，用于采用时域测定分析方法对被测系统进行测量，以获取所述被测系统的恒温控制数学模型；
所述离散处理模块，用于采用比例积分微分控制算法，将输入所述被测系统的时域连续函数进行离散化处理，以获取离散域比例积分微分控制公式；
所述动态调整模块，在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值，用于利用所述恒温控制数学模型和所述离散域比例积分微分控制公式，并在不同温差区间内自动调整所述被测系统的比例积分微分参数，以实现恒温控制。
6.如权利要求5所述的恒温差温度控制系统，其特征在于，所述模型确定模块具体用于：
从所述被测系统的输入端输入阶跃信号，并从所述被测系统的输出端测量得到输出的响应变化曲线，分析所述响应变化曲线得到所述恒温控制数学模型的传递函数G(s)，其中，
Figure FDA0002807875880000021
s表示复频率。
7.如权利要求5所述的恒温差温度控制系统，其特征在于，在所述离散处理模块中，所述时域连续函数为
Figure FDA0002807875880000022
其中，e(t)表示温差值，Kp表示比例系数，Ti表示积分时间常数，Td表示微分时间常数，Kp*e(t)表示比例控制器，
Figure FDA0002807875880000031
表示比例积分控制器，
Figure FDA0002807875880000032
表示比例微分控制器，所述离散域比例积分微分控制公式为
Figure FDA0002807875880000033
其中，kp表示比例系数，e(k)表示在k时刻的温差值，KI表示积分系数，ej表示在从0到k时刻每一个时刻对应的采样点温差值，KD表示微分系数，ek表示在k时刻采样点温差值，ek-1表示在k-1时刻采样点温差值。
8.如权利要求5所述的恒温差温度控制系统，其特征在于，所述动态调整模块具体用于：
通过预设软件调出模糊工具，所述模糊工具包括初始的比例积分微分参数；
将在线不断检测所述被测系统的温差值和温差差值代入所述模糊工具中，以获取更新后的比例积分微分参数；
利用所述更新后的比例积分微分参数、所述离散域比例积分微分控制公式和所述恒温控制数学模型，根据实际的实验现象制订模糊控制规则表；
采用重心法对所述模糊控制规则表进行解模糊，得到调整加热功率去跟踪温度变化；
根据温度变化在不同温差区间内，自动调整所述被测系统的所述比例积分微分参数，以实现恒温控制。
9.一种工业控制设备，其特征在于，所述工业控制设备包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机处理指令，所述处理器通过调用所述计算机处理指令来执行上述权利要求1-4中任一项所述的恒温差温度控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的恒温差温度控制方法的步骤。
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