一种参数自整定PID温度控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113946172A(43)申请公布日2022.01.18(21)申请号202010693481.4(22)申请日2020.07.17(71)申请人电子科技大学中山学院地址528400广东省中山市石岐区学院路1号(72)发明人高玉梅迟锋刘黎明易子川水玲玲(74)专利代理机构广东中亿律师事务所44277代理人杜海江(51)Int.Cl.G05D23/22(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种参数自整定PID温度控制方法(57)摘要本发明公开了一种参数自整定PID温度控制方法，包括如下步骤：对整个系统进行数据初始化设置、检测系统内是否存在系统数据、根据判断情况进行相应的运算；最大加热温度前先进行自整定，并在系统存在历史数据后进入二次整定判断，再计算出二次整定目标温度Tsv2，与当前温度进行比较，若Tsv2大于当前温度，则符合条件，计算出Kv、Kctk、Kapt三个系数，利用自整定后的PID参数进行运算以得出一个控制周期内的PWM占空比；若Tsv2小于当前温度，则不符合则符合二次整定条件，然后利用第一次整定计算出的PID参数进行运算以得出一个控制周期内的PWM占空比，进而获得对加热功率的输出更快更精准的控制，方法之后有着精度更高，控温收敛速度更快，控温曲线更稳定的优点。CN113946172ACN113946172A权利要求书1/2页1.一种参数自整定PID温度控制方法，其特征在于包括如下步骤：（1）、对整个系统进行数据初始化设置，设定加热目标温度值、控制周期、温度采样周期；（2）、检测系统内是否存在系统数据，如果检测不存在系统数据，则全负载功率加热以提高受控对象的温度至设定的目标温度值Tsv1，对受控对象进行温度采样，并进入步骤（3）；如果检测存在系统数据则进入步骤（6）；（3）、根据所述步骤（2）中获得的受控对象温度采样值，结合采样周期计算温度滞后时间Lag与一次整定最快加热速率Vmax1，进入步骤（4）；（4）、所述步骤（3）中的温度滞后时间Lag，一次整定最快加热速率Vmax1和温度采样值进行PID参数的运算，得出PID参数，进入步骤（5）；（5）、所述步骤（4）得出的PID参数进行运算，调整负载对受控对象的加热功率输出，控制温度，并返回所述步骤（2）；（6）、对系统数据进行判断是否符合二次整定的条件，判断条件是先计算出二次整定温度系数Kt2，再计算二次整定目标温度Tsv2，与当前温度进行比较，若Tsv2大于当前温度，则符合二次整定条件，进入步骤（7）；若Tsv2小于当前温度，则不符合则符合二次整定条件，进入步骤（8）；（7）、进行二次整定，获取到二次升温速率与恒温时间Vmax2、Tctk2，同自整定时获取到的Vmax1、Tctk1进行比值运算得出Kv、Kctk、Kapt三个系数，最终影响PID控制参数输出运算，对受控对象进行控制；（8）、系统数据不符合二次整定条件，则由所述步骤（4）获得PID控制参数输出运算，对受控对象进行控制。2.根据权利要求1所述的参数自整定PID温度控制方法，其特征在于所述步骤（3）得到被加热对象温度采样值，计算出一次整定最快加热速率Vmax1和温度滞后时间Lag，一次整定最快加热速率Vmax1的计算公式为：V=(Tb-Tc)/t,其中Tc为一个采样周期前所测得受控对象的温度值，Tb为当前所测得的受控对象的温度值，Vmax1即为V的最大值；温度滞后时间Lag=Tout/Vmax1；其中Tout为加热到目标温度后因为温度惯性而导致的超温值。3.根据权利要求1所述的参数自整定PID温度控制方法，其特征在于所述步骤（4）中，根据计算出的一次整定最快加热速率Vmax1与温度滞后时间Lag，由公式Kp=Kp1/(Tout)、Ti=Ti1*Lag、Td=Td1*Lag计算出每个温度控制时间点的PID参数，即比例系数Kp、积分系数Ti、微分系数Td。4.根据权利要求3所述的参数自整定PID温度控制方法，其特征在于所述PID参数计算的公式中的Kp1、Ti1、Td1为系数。5.根据权利要求1所述的参数自整定PID温度控制方法，其特征在于所述步骤（6）中,二整定温度系数Kt2计算公式为Kt2=(Tsv1-Tout)/Tsv1，其中Tsv1为系统最大工作温度的70%。6.根据权利要求1所述的参数自整定PID温度控制方法，其特征在于所述步骤（6）中二次整定目标温度Tsv2计算公式为Tsv2=Tcur*Kt2。7.根据权利要求1所述的参数自整定PID温度控制方法，其特征在于所述步骤（7）中，系数Kv计算公式为Kv=Vmax2/Vmax1,系数Kctk计算公式Kctk=Tctk2/Tctk1,Kapt=Kv*Kctk。