CN113296391A - 基于pid控制的罐体装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于PID控制的罐体装置及其控制方法,基于PID控制的罐体装置包括:罐体,吸附于一吸附表面上;抽气泵;气压监测器,设置于罐体的内部,用于检测罐体内气压;控制器,与气压监测器连接,用于接收罐体内气压,若所检测的气压与气压设定值不同时,形成用于改变罐体内气压的控制信号,并输出至抽气泵,以控制所述抽气泵及改变罐体内的气压。本发明通过输出电压控制抽气泵的抽气速度,使罐体内的气压保持在设定的气压值,保持一定的真空度且气压稳定,同时还使得所述控制模块的调整时间缩短,提高系统的抗干扰能力,并使罐体内部气压能迅速达到设定值;且控制方法简单有效,控制的效率高,有效地控制并保持罐体内部的真空度。
Description
技术领域
本发明属于压力控制技术领域,涉及一种罐体装置,特别是涉及一种基于PID控制的罐体装置及其控制方法。
背景技术
随着社会的发展,人们工作、生活压力逐渐增大,导致大多数工作人员长期在空调环境下保持长时间静坐姿态,而缺乏适量的运动,再加上不良的生活习惯,例如在炎热的夏季大量饮用冰冻饮料,导致湿气入侵体内,有句古话叫:“千寒易除,一湿难去,湿性粘稠,如油入面。”可见湿气的严重性及危害性。而拨罐是一种有效的去湿疗法。拔火罐疗法是我国传统的中医疗法,相信许多人尤其是中老年人都不会对它陌生。这种疗法可以逐寒祛湿、疏通经络、祛除淤滞、行气活血、消肿止痛、拔毒泻热,具有调整人体的阴阳平衡、解除疲劳、增强体质的功能,从而达到扶正祛邪、治愈疾病的目的。据文献记载,拔罐在治疗面瘫、耳鸣、腰椎间盘突出、带状疱疹等各种病症方面都具有不可替代的效果,拔罐甚至还能调节心理健康,缓解焦虑情绪。
虽然拔罐有着如此惊人的功效,但一直以来,人们对于中医治疗所用火罐或拔罐的器械均采用玻璃罐、塑料罐等容器。然而,传统的拔罐器在使用时要么需要事先点燃浸湿了酒精的棉球,并将棉球放入拔罐器内,使得拔罐器内的气压低于外界大气压,从而吸附在人体的皮肤上。但是,由于抽气泵采用模糊控制,实际的气压对应的是一个电压范围,使得实际电压值与理论电压值存在偏差,不利于对气压的精确控制,且响应的时间长。
因此,如何提供一种基于PID控制的罐体装置及其控制方法,以解决现有技术由于抽气泵采用模糊控制,实际的气压对应的是一个电压范围,使得实际电压值与理论电压值存在偏差,导致气压的无法精确控制,且响应的时间长等缺陷,实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种基于PID控制的罐体装置及其控制方法,用于解决现有技术由于抽气泵采用模糊控制,实际的气压对应的是一个电压范围,使得实际电压值与理论电压值存在偏差,导致气压的无法精确控制,且响应的时间长的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明一方面提供一种基于PID控制的罐体装置,包括:罐体,吸附于一吸附表面上;抽气泵;气压监测器,设置于所述罐体的内部,用于检测罐体内气压;控制器,与所述气压监测器连接,用于接收罐体内气压,若所检测的气压与气压设定值不同时,形成用于改变所述罐体内气压的控制信号,并输出至所述抽气泵,以控制所述抽气泵及改变罐体内的气压。
于本发明的一实施例中,所述控制信号为电压信号;所述控制器用于改变PWM值,并将该PWM值转换为所述电压信号;其中,所述PWM值位于PWM设定值范围内。
于本发明的一实施例中,所述控制器包括:PID控制模块,用于根据所检测的气压,改变输出的PWM值;PWM模块,用于将所述PWM值转换为所述电压信号;
于本发明的一实施例中,所述PID控制模块采用单片机。
于本发明的一实施例中,所述电压信号为频率固定、且占空比可调的PWM脉冲信号,且位于所述抽气泵的线性工作区内。
于本发明的一实施例中,输入至所述抽气泵内的电压信号与所述抽气泵输出的气压呈线性关系。
于本发明的一实施例中,所述线性关系为:q=kU+c;其中,q为所述抽气泵输出的气压,U为输入至所述抽气泵内的电压信号,k和c为与抽气泵性能相关的常数。
于本发明的一实施例中,所述气压监测器采用气压传感器。
本发明另一方面提供一种基于PID控制的罐体装置的控制方法,应用于所述基于PID控制的罐体装置;所述控制方法包括:接收罐体内气压;判断所检测的气压与气压设定值是否不同;若是,则形成用于改变所述罐体内气压的控制信号,并输出至所述抽气泵,以控制所述抽气泵及改变罐体内的气压;若否,则返回接收罐体内气压的步骤,继续判断所检测的气压与气压设定值是否不同。
于本发明的一实施例中,所述形成用于改变所述罐体内气压的控制信号的步骤包括:根据所检测的气压,改变输出的PWM值;将所述PWM值转换为所述电压信号。
如上所述,本发明所述的基于PID控制的罐体装置及其控制方法,具有以下有益效果:
本发明所述基于PID控制的罐体装置及其控制方法将PWM调压和PID算法结合,使得所述PWM模块输出的电压与理论电压值相同,进而通过输出电压控制抽气泵的抽气速度,使罐体内的气压保持在设定的气压值,保持一定的真空度且气压稳定,同时还使得所述控制模块的调整时间缩短,提高系统的抗干扰能力,并使罐体内部气压能迅速达到设定值;且控制方法简单有效,控制的效率高,有效地控制并保持罐体内部的真空度。
附图说明
图1A显示为本发明的基于PID控制的罐体装置于一实施例中的原理结构示意图。
图1B显示为本发明的PID控制模块改变PWM值的方法流程图。
图2显示为本发明的基于PID控制的罐体装置的控制方法于一实施例中的流程示意图。
元件标号说明
1 基于PID控制的罐体装置
11 罐体
12 气压监测器
13 控制器
14 抽气泵
131 PID控制模块
132 PWM模块
S21~S23 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种基于PID控制的罐体装置,包括:
罐体,吸附于一吸附表面上;
抽气泵;
气压监测器,设置于所述罐体的内部,用于检测罐体内气压;
控制器,与所述气压监测器连接,用于接收罐体内气压,若所检测的气压与气压设定值不同时,形成用于改变所述罐体内气压的控制信号,并输出至所述抽气泵,以控制所述抽气泵及改变罐体内的气压。
以下将结合图示对本实施例所提供的基于PID控制的罐体装置进行详细描述。请参阅图1,显示为基于PID控制的罐体装置于一实施例中的原理结构示意图。如图1所示,所述基于PID控制的罐体装置1包括罐体11,气压监测器12、控制器13、抽气泵14,其中,所述控制器13包括PID控制模块131及PWM模块132。
所述罐体11吸附于一吸附表面2上。
于实际应用中,所述罐体11体积较小,内径采用40mm或50mm,吸附于皮肤上。
设置于所述罐体11的内部所述气压监测器12用于检测罐体内气压,并将检测到的气压实时反馈至所述控制器13。
具体地,所述气压监测器12采用气压传感器,例如,BMP180气压传感器和BMP280气压传感器。
所述控制器13通过导线与所述气压监测器12连接。所述控制器13用于接收罐体内气压信息,判断所检测的气压与气压设定值是否不同,若是,形成用于改变所述罐体内气压的控制信号,并输出至所述抽气泵,以控制所述抽气泵及改变罐体内的气压。在本实施例中所述控制信号为电压信号,所述电压信号为频率固定、且占空比可调的PWM脉冲信号,且位于所述抽气泵的线性工作区内。
继续参阅图1A,用于改变PWM值,并将该PWM值转换为所述电压信号的所述控制器13包括PID控制模块131和PWM模块132。其中,所述PWM值位于PWM设定值范围内。
具体地,所述PID控制模块131用于根据所检测的气压,改变输出的PWM值;本实施例提供的PID控制模块131输出的PWM值不会超过设定的PWM值,使得抽气泵14的抽气速度不会过高,改善了抽气泵14的工作环境,提高的抽气泵14的使用寿命,同时使得罐体11中的气压不会过低,从而使得拔罐使用者产生不适感。
在本实施例中,根据所检测的气压,改变输出的PWM值的技术方案包括:
接收到气压传感器检测到的绝对气压值信息,将绝对气压值与实际大气压值相减得到罐体内部的真空度,在一次循环中,将测得的真空度值与预设的真空度值相减,得到本次循环的真空度增量,通过增量PID算法的公式,在比例、积分和微分三个环节的作用,通过最近几次(例如,最近三次)循环得到的真空度增量的数据,得到本次循环的PWM值增量,将PWM值增量加上上个循环得到的PWM值即为本次循环输出的PWM值。
PID控制模块通过该循环不断改变PWM值的输出,控制抽气泵的工作,使得罐体内部的真空度能较快速度达到预设值。输出的PWM值始终处于设定的范围,该PWM值范围由预设的真空度与抽气泵的性能决定,具体请参阅图1B显示的PID控制模块改变PWM值的方法流程图。
于实际应用中,所述PID控制模块131采用可以是通用单片机,包括中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing,简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
例如,采用体积较小的单片机STM32。
所述PWM模块132用于将所述PWM值转换为所述电压信号,并将该电压信号作用于所述抽气泵14上,由该电压信号触发所述抽气泵14。
在本实施例中,输入至所述抽气泵14内的电压信号与所述抽气泵14输出的气压呈线性关系,使得整个罐体装置能根据之前设定好的PID参数对输出电压进行控制,从而通过抽气泵14对罐体11的真空度进行调节,使罐体11中的气压能迅速达到预设的值;当罐体11因为吸附表面2或者密封的问题产生漏气现象时,同样是通过PID控制模块131的控制,输出限定范围的PWM值,通过PWM模块132输出的电压信号控制抽气泵14,从而改变罐体11内部的气压,使得气压保持在设定的气压值。
在本实施例中,所述线性关系为:q=kU+c,其中,q为所述抽气泵输出的气压,U为输入至所述抽气泵内的电压信号,k和c为与抽气泵性能相关的常数。
本实施例所述基于PID控制的罐体装置将PWM调压和PID算法结合,使得所述PWM模块输出的电压与理论电压值相同,进而通过输出电压控制抽气泵的抽气速度,使罐体内的气压保持在设定的气压值,保持一定的真空度且气压稳定,同时还使得所述控制模块的调整时间缩短,提高系统的抗干扰能力,并使罐体内部气压能迅速达到设定值;且简单有效,控制的效率高,有效地控制并保持罐体内部的真空度。
实施例二
本实施例提供一种基于PID控制的罐体装置的控制方法,应用于实施例一所述基于PID控制的罐体装置;所述控制方法包括:
接收罐体内气压;
判断所检测的气压与气压设定值是否不同;若是,则形成用于改变所述罐体内气压的控制信号,并输出至所述抽气泵,以控制所述抽气泵及改变罐体内的气压;若否,则返回接收罐体内气压的步骤,继续判断所检测的气压与气压设定值是否不同。
以下将结合图示对本实施例所提供基于PID控制的罐体装置的控制方法进行详细描述。请参阅图2,显示为基于PID控制的罐体装置的控制方法于一实施例中的流程示意图。如图2所示,所述基于PID控制的罐体装置的控制方法具体包括以下步骤:
S21,接收罐体内气压,并将检测到的气压实时反馈。
S22,判断所检测的气压与气压设定值是否不同;若是,则执行S23,若否,则返回S21,接收罐体内气压,继续判断所检测的气压与气压设定值是否不同。
S23,形成用于改变所述罐体内气压的控制信号,并输出至所述抽气泵,以控制所述抽气泵及改变罐体内的气压。
在本实施例中,所述S23包括:
根据所检测的气压,改变输出的PWM值;本实施例输出的PWM值不会超过设定的PWM值,使得抽气泵的抽气速度不会过高,改善了抽气泵的工作环境,提高的抽气泵的使用寿命,同时使得罐体中的气压不会过低,从而使得拔罐使用者产生不适感。
将所述PWM值转换为所述电压信号,并将该电压信号作用于所述抽气泵上。
在本实施例中,输入至所述抽气泵内的电压信号与所述抽气泵输出的气压呈线性关系,在本实施例中,所述线性关系为:q=kU+c,其中,q为所述抽气泵输出的气压,U为输入至所述抽气泵内的电压信号,k和c为与抽气泵性能相关的常数。
通过本实施例提供的控制方法,使得智能拔罐器内部的气压能够得到有效控制,真空度能长时间保持在设定值不变,当因为漏气等现象产生干扰时能迅速调节,使得气压平衡在预设值附近;上述的效果使得该种智能拔罐器能够有效地达到拔罐的效果,且过程中使用者不会产生因气压突然变化而产生的不适感。
本发明所述的基于PID控制的罐体装置的控制方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序,凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
本发明还提供一种基于PID控制的罐体装置,所述基于PID控制的罐体装置可以实现本发明所述的基于PID控制的罐体装置的控制方法,但本发明所述的基于PID控制的罐体装置的控制方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的基于PID控制的罐体装置的结构,凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换,都包括在本发明的保护范围内。
综上所述,本发明所述基于PID控制的罐体装置及其控制方法将PWM调压和PID算法结合,使得所述PWM模块输出的电压与理论电压值相同,进而通过输出电压控制抽气泵的抽气速度,使罐体内的气压保持在设定的气压值,保持一定的真空度且气压稳定,同时还使得所述控制模块的调整时间缩短,提高系统的抗干扰能力,并使罐体内部气压能迅速达到设定值;且控制方法简单有效,控制的效率高,有效地控制并保持罐体内部的真空度。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种基于PID控制的罐体装置,其特征在于,包括:
罐体,吸附于一吸附表面上;
抽气泵;
气压监测器,设置于所述罐体的内部,用于检测罐体内气压;
控制器,与所述气压监测器连接,用于接收罐体内气压,若所检测的气压与气压设定值不同时,形成用于改变所述罐体内气压的控制信号,并输出至所述抽气泵,以控制所述抽气泵及改变罐体内的气压。
2.根据权利要求1所述的基于PID控制的罐体装置,其特征在于,所述控制信号为电压信号;
所述控制器用于改变PWM值,并将该PWM值转换为所述电压信号;
其中,所述PWM值位于PWM设定值范围内。
3.根据权利要求1所述的基于PID控制的罐体装置,其特征在于,
所述控制器包括:
PID控制模块,用于根据所检测的气压,改变输出的PWM值;
PWM模块,用于将所述PWM值转换为所述电压信号。
4.根据权利要求3所述的基于PID控制的罐体装置,其特征在于,
所述PID控制模块采用单片机。
5.根据权利要求2或3所述的基于PID控制的罐体装置,其特征在于,
所述电压信号为频率固定、且占空比可调的PWM脉冲信号,且位于所述抽气泵的线性工作区内。
6.根据权利要求2或3所述的基于PID控制的罐体装置,其特征在于,
输入至所述抽气泵内的电压信号与所述抽气泵输出的气压呈线性关系。
7.根据权利要求3所述的基于PID控制的罐体装置,其特征在于,
所述线性关系为:q=kU+c;
其中,q为所述抽气泵输出的气压,U为输入至所述抽气泵内的电压信号,k和c为与抽气泵性能相关的常数。
8.根据权利要求3所述的基于PID控制的罐体装置,其特征在于,所述气压监测器采用气压传感器。
9.一种基于PID控制的罐体装置的控制方法,其特征在于,应用于如权利要求1至权利要求8任一项所述基于PID控制的罐体装置;所述控制方法包括:
接收罐体内气压;
判断所检测的气压与气压设定值是否不同;若是,则形成用于改变所述罐体内气压的控制信号,并输出至所述抽气泵,以控制所述抽气泵及改变罐体内的气压;若否,则返回接收罐体内气压的步骤,继续判断所检测的气压与气压设定值是否不同。
10.根据权利要求9所述的基于PID控制的罐体装置的控制方法,其特征在于,所述形成用于改变所述罐体内气压的控制信号的步骤包括:
根据所检测的气压,改变输出的PWM值;
将所述PWM值转换为所述电压信号。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210824 |
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