CN113961024A - 一种自适应恒温控制系统及方法 - Google Patents

一种自适应恒温控制系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113961024A
CN113961024A CN202111160666.XA CN202111160666A CN113961024A CN 113961024 A CN113961024 A CN 113961024A CN 202111160666 A CN202111160666 A CN 202111160666A CN 113961024 A CN113961024 A CN 113961024A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
control
constant temperature
temperature control
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111160666.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王学仁
王为
卞真稳
仇爽
牛誉蓉
赵攀攀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuang Electronics Co ltd
Original Assignee
Sichuang Electronics Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuang Electronics Co ltd filed Critical Sichuang Electronics Co ltd
Priority to CN202111160666.XA priority Critical patent/CN113961024A/zh
Publication of CN113961024A publication Critical patent/CN113961024A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

本发明公开了一种自适应恒温控制系统及方法，该恒温控制系统至少包括彼此电连接的测温单元、恒温控制单元、温控执行单元，其中，测温单元的温度数据输出端连接恒温控制单元的温度数据输入端，恒温控制单元的控制输出端连接温控执行单元的控制输入端，恒温控制单元的通信输入端连接监控系统的通信输出端，自适应恒温控制方法包括位置式PID控制算法和分段式控制系数算法，其中,位置式PID控制算法用于计算为达到目标温度所需的温度补偿量(加热量或制冷量)，分段式控制系数算法用于确定不同阶段的控制系数，两种算法相互配合，实现了系统的高精度恒温。

Description

一种自适应恒温控制系统及方法
技术领域
本发明涉及恒温控制技术领域，具体涉及一种自适应恒温控制系统及方法。
背景技术
地基微波辐射计是一种被动式无源探测设备，可应用于探测大气温度廓线、湿度廓线、云中水含量、降水量等大气参数，具有隐蔽性好、无电磁辐射、适用于多地域的全天候连续观测等特点。
地基微波辐射计是通过接收大气辐射波来探测大气参数的，影响其探测精度的关键因素之一是其接收通道的噪声稳定性，而影响接收通道噪声稳定性的最重要因素是接收通道的温度，即接收通道的噪声会随着温度的波动而变得不可预测。因此，要保证噪声的稳定性就必须对接收通道的温度进行高精度的恒温控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应恒温控制系统及方法，能够对接收通道的温度进行实时监测和动态补偿，以达到自适应高精度的恒温控制，并对异常情况进行上报。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种自适应恒温控制系统，包括恒温控制单元及与恒温控制单元电连接的测温单元和温控执行单元；
所述测温单元的温度数据输出端连接恒温控制单元的温度输入端；
所述恒温控制单元的控制输出端连接温控执行单元的控制输入端；
所述恒温控制单元的通信输入端连接监控系统的通信输出端。
作为本发明进一步的方案：所述测温单元包括K通道测温板和V通道测温板。
作为本发明进一步的方案：所述K通道测温板与V通道测温板均内置有测温芯片。
作为本发明进一步的方案：所述恒温控制单元包括恒温控制板，所述恒温控制板包括通信芯片、主控芯片、驱动芯片和外围电路。
作为本发明进一步的方案：所述温控执行单元包括直流风机和半导体制冷器。
作为本发明进一步的方案：一种自适应恒温控制系统的方法,包括位置式PID控制算法和分段式控制系数算法，通过两种方法的相互配合来实现温度的自动控制；
其中，位置式PID控制算法用于计算为达到目标温度所需的温度补偿量；
分段式控制系数算法用于确定不同阶段的PID系数。
作为本发明进一步的方案：位置式PID控制算法和分段式控制系数算法均运行在恒温控制单元的主控芯片内。
作为本发明进一步的方案：所述K通道测温板上设置有测温芯片一，所述V通道测温板上设置测温芯片二，所述测温芯片一与测温芯片二的型号均为ADT7420。
作为本发明进一步的方案：所述主控芯片型号为EP4CE30F23I7。
作为本发明进一步的方案：所述驱动芯片型号为BTM7811。
作为本发明进一步的方案：所述通信芯片型号为MAX3160。
本发明的有益效果：
(1)本发明中的测温单元采用16位数字式温度传感器设计，温度分辨率可达0.0078℃，与模拟式的测温器件相比，免去了模拟值的转换处理过程，提高了测温环节的可靠性，而且测温精度高，体积小巧，便于安装；
(2)本发明中的自适应恒温控制方法采用位置式PID控制算法和分段式控制系数算法，可以使通道温度快速而平滑的接近目标值，避免温度过冲和反复震荡，并最终稳定在目标值。而且整个控制过程是自适应调整，自动化完成，无需人为干预，只需设定好目标温度值即可；
(3)本发明中的恒温控制单元还具有状态监视和故障上报的功能，可提醒操作人员及时排除故障，提高设备安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明恒温控制系统框图；
图2是本发明恒温控制系统组成原理图；
图3是本发明恒温控制方法流程图。
图中：10、测温单元；20、恒温控制单元；30、温控执行单元；
11、K通道测温板；111、测温芯片一；12、V通道测温板；121、测温芯片二；
21、恒温控制板；211、通信芯片；212、主控芯片；213、驱动芯片；
31、直流风机；32、半导体制冷器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，本发明为一种自适应恒温控制系统，包括恒温控制单元20及与恒温控制单元20电连接的测温单元10和温控执行单元30；
所述测温单元10的温度数据输出端连接恒温控制单元20的温度输入端；
所述恒温控制单元20的控制输出端连接温控执行单元30的控制输入端；
所述恒温控制单元20的通信输入端连接监控系统的通信输出端。
参阅图2，所述测温单元10包括K通道测温板11和V通道测温板12，测温芯片一111和测温芯片二121采用数字式温度传感器芯片；
所述恒温控制单元20包括恒温控制板21，采用主控芯片212、驱动芯片213、通信芯片211及其外围电路设计；
所述温控执行单元30包括直流风机31和半导体制冷器32。
其中，所述测温芯片一111和测温芯片二121的型号均为ADT7420；所述主控芯片212型号为EP4CE30F23I7；所述驱动芯片213型号为BTM7811；所述通信芯片211型号为MAX3160。
该恒温控制系统的控制原理为：恒温控制板21通过K通道测温板11和V通道测温板12获取到接收通道K和V的温度值，将此温度值分别与用户设定的目标温度值进行比较，获得接收通道K和V的温度误差值；根据此温度误差值，通过自适应恒温控制方法，计算得出温度的补偿值，并将此补偿值转化为补偿量，输出至直流风机31和半导体制冷器32执行，对温度进行调节，从而使接收通道的温度恒定在设定的目标值。
该自适应恒温控制方法采用位置式PID控制算法和分段式控制系数算法相结合来实现温度的自动控制，其中,位置式PID控制算法用于计算为达到目标温度所需的温度补偿量加热量或制冷量，分段式控制系数算法用于确定不同阶段的PID控制系数，两种算法均通过软件编程实现，运行在恒温控制单元20的主控芯片212内。
其中，参阅图3，对自适应恒温控制方法的具体控制步骤做如下说明：
步骤一：在k时刻，恒温控制单元20读取到测温单元10中K通道测温板11和V通道测温板12测量的温度值T(k)，并将此温度值与设定的温度目标值Tr进行比较，得到k时刻的温度偏差值e(k)，即e(k)＝Tr-T(k)；
步骤二：采用分段式控制系数算法，将控制过程分为三个阶段：
第一阶段，温度偏差值e(k)大于5℃，恒温控制单元20输出80％的补偿量，使通道温度快速接近目标温度Tr；
第二阶段，温度偏差值e(k)介于1℃和5℃之间，恒温控制单元20输出40％的补偿量，使通道温度平滑的接近目标温度Tr；
第三阶段，温度偏差值e(k)小于1℃，恒温控制单元20进入PID控制模式，使通道温度稳定在目标温度Tr；
步骤三：恒温控制单元20工作在PID控制模式时，PID算法的比例系数、积分系数和差分系数由步骤2的分段式控制系数算法计算得出，而恒温控制单元20输出的补偿量等于比例分量、积分分量和差分分量三者之和，其中比例分量为k时刻的温度偏差值乘以比例系数所得的乘积，积分分量为0～k时刻温度偏差的累加值乘以积分系数所得的乘积，差分分量为k时刻的温度偏差值与k-1时刻的温度偏差值的差值乘以差分系数所得的乘积；
其中，为了防止积分分量过大或过小而影响到系统的稳定性，控制算法还对积分分量进行了限幅处理；
步骤四：若接收通道的温度发生突然的变化，打破了系统的稳态，则恒温控制单元20将在制冷模式与制热模式之间自动切换，而且这种切换是带有迟滞区的，以避免系统在温度临界点附近反复切换而损坏温控执行单元30。
综上所述，本发明提供了一种恒温控制系统及自适应恒温控制方法，可实现对地基微波辐射计的接收通道进行高精度的恒温控制，温度控制精度达到0.02℃，本发明通过合理的设计和算法的优化，可使接收通道温度快速而平滑的接近目标值，避免温度过冲和反复震荡，并最终稳定在目标值，整个控制过程是自适应调整，自动化完成，无需人为干预。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种自适应恒温控制系统，其特征在于，包括恒温控制单元(20)及与恒温控制单元(20)电连接的测温单元(10)和温控执行单元(30)；
所述测温单元(10)的温度数据输出端连接恒温控制单元(20)的温度输入端；
所述恒温控制单元(20)的控制输出端连接温控执行单元(30)的控制输入端；
所述恒温控制单元(20)的通信输入端连接监控系统的通信输出端。
2.根据权利要求1所述的一种自适应恒温控制系统,其特征在于，所述测温单元(10)包括K通道测温板(11)和V通道测温板(12)。
3.根据权利要求2所述的一种自适应恒温控制系统,其特征在于，所述K通道测温板(11)与V通道测温板(12)均内置有测温芯片。
4.根据权利要求1所述的一种自适应恒温控制系统,其特征在于，所述恒温控制单元(20)包括恒温控制板(21)，所述恒温控制板(21)包括通信芯片(211)、主控芯片(212)、驱动芯片(213)和外围电路。
5.根据权利要求1所述的一种自适应恒温控制系统,其特征在于，所述温控执行单元(30)包括直流风机(31)和半导体制冷器(32)。
6.一种根据权利要求1所述的自适应恒温控制系统的方法,其特征在于，包括位置式PID控制算法和分段式控制系数算法，通过两种方法的相互配合来实现温度的自动控制；
其中，位置式PID控制算法用于计算为达到目标温度所需的温度补偿量；
分段式控制系数算法用于确定不同阶段的PID系数。
7.根据权利要求6所述的一种自适应恒温控制系统的方法,其特征在于，位置式PID控制算法和分段式控制系数算法均运行在恒温控制单元(20)的主控芯片(212)内。
CN202111160666.XA 2021-09-30 2021-09-30 一种自适应恒温控制系统及方法 Pending CN113961024A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111160666.XA CN113961024A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种自适应恒温控制系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111160666.XA CN113961024A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种自适应恒温控制系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113961024A true CN113961024A (zh) 2022-01-21

Family

ID=79462900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111160666.XA Pending CN113961024A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种自适应恒温控制系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113961024A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1601423A (zh) * 2004-09-14 2005-03-30 中国科学院安徽光学精密机械研究所 多点智能温控方法及温控多通道光辐射标准探测器
CN104571186A (zh) * 2015-01-05 2015-04-29 中国电子科技集团公司第二十二研究所 一种微波辐射计高精度恒温控制装置
CN105573268A (zh) * 2014-10-16 2016-05-11 西安扩力机电科技有限公司 一种pcr仪的无线监控方法
KR20190001626A (ko) * 2017-06-26 2019-01-07 국방과학연구소 라디오미터의 온도 의존성 보상 방법
CN110109493A (zh) * 2019-05-06 2019-08-09 四川和泰光纤有限公司 一种光纤生产温度自动控制系统及控制方法
CN110879622A (zh) * 2019-10-22 2020-03-13 安徽四创电子股份有限公司 一种精密仪器的恒温控制方法、恒温系统及恒温箱
CN112416032A (zh) * 2020-11-20 2021-02-26 上海航天计算机技术研究所 一种地基辐射计接收机常恒温控制系统及方法
CN113110634A (zh) * 2021-03-26 2021-07-13 广东省科学院健康医学研究所 半导体激光温度控制系统、设备及方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1601423A (zh) * 2004-09-14 2005-03-30 中国科学院安徽光学精密机械研究所 多点智能温控方法及温控多通道光辐射标准探测器
CN105573268A (zh) * 2014-10-16 2016-05-11 西安扩力机电科技有限公司 一种pcr仪的无线监控方法
CN104571186A (zh) * 2015-01-05 2015-04-29 中国电子科技集团公司第二十二研究所 一种微波辐射计高精度恒温控制装置
KR20190001626A (ko) * 2017-06-26 2019-01-07 국방과학연구소 라디오미터의 온도 의존성 보상 방법
CN110109493A (zh) * 2019-05-06 2019-08-09 四川和泰光纤有限公司 一种光纤生产温度自动控制系统及控制方法
CN110879622A (zh) * 2019-10-22 2020-03-13 安徽四创电子股份有限公司 一种精密仪器的恒温控制方法、恒温系统及恒温箱
CN112416032A (zh) * 2020-11-20 2021-02-26 上海航天计算机技术研究所 一种地基辐射计接收机常恒温控制系统及方法
CN113110634A (zh) * 2021-03-26 2021-07-13 广东省科学院健康医学研究所 半导体激光温度控制系统、设备及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8602645B2 (en) Temperature detection system
CN108287007B (zh) 一种基于数据融合技术的智能型水位监测仪
CN109211403B (zh) 一种激光输出功率检测方法及装置
CN111025222A (zh) 基于递推主元分析的电子式电压互感器状态监测方法
CN106092376B (zh) 一种无线测温校正装置及方法
CN111758038A (zh) 用于估计布线接合的功率半导体模块的劣化的方法和系统
CN105866504A (zh) 一种基于卡尔曼滤波的光纤电流互感器温度补偿方法
CN107943142B (zh) 一种基于卡尔曼滤波的低温辐射计温度控制的方法
CN112989587B (zh) 一种电容式电压互感器劣化成因在线分析方法及系统
CN113961024A (zh) 一种自适应恒温控制系统及方法
CN110069031A (zh) 一种高温敏感型压力传感控制系统与方法
WO2021164058A1 (zh) 一种ToF相机的温漂标定的方法及系统
CN111751775B (zh) 一种电流采样失效的检测方法及装置
CN109596886B (zh) 一种接触电阻在线监测装置和方法
JP2002228523A (ja) 非接触型温度検出器の温度算出方法
CN112783233B (zh) 基于模糊pid算法的电能表端子座温控方法及装置
CN115372885A (zh) 计量终端精度修正方法、装置、电子设备及存储介质
CN108151932A (zh) 一种电动执行机构测试系统温度漂移补偿方法
CN113358236A (zh) 一种提高温度测量精度的方法及装置
JPH05182838A (ja) 油入電器の異常監視装置
CN110471469B (zh) 一种基于pi算法的自适应温控方法
KR0129135B1 (ko) 송신 출력장치 및 방법
CN210072357U (zh) 一种高温敏感型压力传感控制系统
CN114216569B (zh) 一种基于可信度评估的红外测温方法及终端
CN117092410B (zh) 检测电路、储能电池、电池采样线阻值确定方法及设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
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: 20220121

RJ01 Rejection of invention patent application after publication