CN108508934A - 一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法 - Google Patents

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CN108508934A
CN108508934A CN201710107259.XA CN201710107259A CN108508934A CN 108508934 A CN108508934 A CN 108508934A CN 201710107259 A CN201710107259 A CN 201710107259A CN 108508934 A CN108508934 A CN 108508934A
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differential scanning
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邹涛
王忠锋
郁洋
魏来星
李永民
王景杨
张鑫
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Shenyang Institute of Automation of CAS
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.

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Abstract

本发明涉及过程控制领域，具体地说是一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，设计前馈环境温度补偿控制器，并整定前馈环境温度补偿控制器的控制参数；采集炉体外壁温度作为前馈环境温度补偿控制器的输入，得到前馈环境温度补偿控制器的输出值；设计炉温PID控制器，并整定炉温PID控制器的控制参数；计算温度控制偏差作为PID控制器输入，得到PID控制器的输出值；将PID控制器的输出值与前馈环境温度补偿控制器的输出值叠加，输出温度控制信号，按照温度控制目标控制炉内温度的变化。本发明提高了炉温控制***的控制精度,从而降低使用该类仪器进行热分析实验的失败率。

Description

一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法
技术领域
本发明涉及过程控制领域，具体地说是一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法。
背景技术
差示扫描量热仪是一种用于测量样品在一定气氛及程序控温下，样品端与参比端热流差随温度或时间的变化关系的热分析科学仪器，能定量测定多种热力学参数，广泛应用于材料、食品的研发、性能检测与质量控制。其程序控温包括线性升温、降温、恒温三种控制方式。
在使用仪器进行热分析实验时，测定的热力学参数只有在差示扫描量热仪的炉体温度控制曲线线性度良好的条件下，才是准确有效的。由于热传导作用存在，炉体温度容易受到仪器所处环境的温度影响，严重情况下将直接导致控温曲线抖动幅值过大，热分析实验失败。现有的差示扫描量热仪均不对环境温度干扰进行补偿，当环境温度变化显著时，炉体温度控制曲线将出现明显抖动，控制效果不佳。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，解决了差示扫描量热仪在程序控温过程中由环境温度变化所引起的扰动抑制问题。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，包括以下过程：
步骤1：设计前馈环境温度补偿控制器Gf(s)，并整定前馈环境温度补偿控制器Gf(s)的控制参数；
步骤2：采集炉体外壁温度作为前馈环境温度补偿控制器Gf(s)的输入，得到前馈环境温度补偿控制器Gf(s)的输出值；
步骤3：设计炉温PID控制器，并整定炉温PID控制器的控制参数；
步骤4：根据炉内温度设定值和炉内温度测量值计算温度控制偏差e(k)作为PID控制器输入，得到PID控制器的输出值；
步骤5：将PID控制器的输出值与前馈环境温度补偿控制器Gf(s)的输出值叠加，输出温度控制信号，按照温度控制目标控制炉内温度的变化。
在差示扫描量热仪的炉体外壁设置温度传感器，用于采集炉体外壁温度。
所述温度传感器为多个。
所述炉体外壁温度为对多个温度传感器测量结果进行加权平均得到的平均值。
所述前馈环境温度补偿控制器Gf(s)为：
其中，Kf为静态增益参数，T1为超前时间参数；T2为滞后时间参数。
所述前馈环境温度补偿控制器Gf(s)的输出值为：
其中，Kf为静态增益参数，T1为超前时间参数；T2为滞后时间参数，u2(k)为前馈环境温度补偿控制器Gf(s)在k时刻的输出值，u2(k-1)为前馈环境温度补偿控制器Gf(s)在k-1时刻的输出值，T为采样周期，d(k)为前馈环境温度补偿控制器Gf(s)在k时刻的输入值，d(k-1)为前馈环境温度补偿控制器Gf(s)在k-1时刻的输入值。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明提高了炉温控制***的控制精度,从而降低使用该类仪器进行热分析实验的失败率；
2.本发明增加了外置的温度传感器采集环境温度，将环境温度变为可测扰动，对炉体温度PID主控回路进行前馈补偿。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明的算法结构图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明分为硬件设计和算法设计两部分：
硬件设计为在差示扫描量热仪的炉体外壁四个方向设置温度传感器，对温度传感器的测量结果进行加权平均，将平均后的环境温度传输给仪器的主控***。
如图1所示为本发明的方法流程图。
对差示扫描量热仪温度控制步骤为：
(1)设计前馈温度补偿控制器为
设定静态增益参数Kf和动态时间参数T1、T2，将(1)式写成微分方程形式为：
将(2)式离散化，可得：
其中T为采样周期。
将(3)式整理可得前馈补偿控制器输出：
(2)设计炉温PID控制器为:设定PID控制器的控制参数Kp、Kd、Ki，计算温度控制偏差e(k)作为PID控制器输入，计算PID控制器输出
(3)将u1(k)与u2(k)进行叠加，输出温度控制信号u(k)＝u1(k)+u2(k)，控制加热丝功率变化，按照温度控制目标控制加热炉内温度的变化。
如图2所示为本发明的算法结构图。
温度补偿算法为在差示扫描量热仪的温度控制***中附加一个前馈通道，通过设计环境温度的前馈温度补偿控制器，使所测量的外部环境温度扰动通过前馈控制器改变控制量，利用外部环境扰动所附加的控制量与扰动对被控对象影响的叠加消除或减小外部环境扰动的影响，对环境温度产生的扰动响应加以补偿。

Claims (6)

1.一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤1：设计前馈环境温度补偿控制器Gf(s)，并整定前馈环境温度补偿控制器Gf(s)的控制参数；
步骤2：采集炉体外壁温度作为前馈环境温度补偿控制器Gf(s)的输入，得到前馈环境温度补偿控制器Gf(s)的输出值；
步骤3：设计炉温PID控制器，并整定炉温PID控制器的控制参数；
步骤4：根据炉内温度设定值和炉内温度测量值计算温度控制偏差e(k)作为PID控制器输入，得到PID控制器的输出值；
步骤5：将PID控制器的输出值与前馈环境温度补偿控制器Gf(s)的输出值叠加，输出温度控制信号，按照温度控制目标控制炉内温度的变化。
2.根据权利要求1所述的带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，其特征在于：在差示扫描量热仪的炉体外壁设置温度传感器，用于采集炉体外壁温度。
3.根据权利要求2所述的带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，其特征在于：所述温度传感器为多个。
4.根据权利要求1或2所述的带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，其特征在于：所述炉体外壁温度为对多个温度传感器测量结果进行加权平均得到的平均值。
5.根据权利要求1所述的带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，其特征在于：所述前馈环境温度补偿控制器Gf(s)为：
其中，Kf为静态增益参数，T1为超前时间参数；T2为滞后时间参数。
6.根据权利要求1所述的带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，其特征在于：所述前馈环境温度补偿控制器Gf(s)的输出值为：
其中，Kf为静态增益参数，T1为超前时间参数；T2为滞后时间参数，u2(k)为前馈环境温度补偿控制器Gf(s)在k时刻的输出值，u2(k-1)为前馈环境温度补偿控制器Gf(s)在k-1时刻的输出值，T为采样周期，d(k)为前馈环境温度补偿控制器Gf(s)在k时刻的输入值，d(k-1)为前馈环境温度补偿控制器Gf(s)在k-1时刻的输入值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118009742A (zh) * 2024-04-08 2024-05-10 湘潭新大粉末冶金技术有限公司 全数字化真空脱蜡加压烧结炉移动终端服务***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101587354A (zh) * 2008-05-23 2009-11-25 上海宝信软件股份有限公司 一种前馈补偿开环结合反馈闭环控制的蒸汽压力控制方法
CN103838157A (zh) * 2014-02-28 2014-06-04 嘉兴禾润电子科技有限公司 一种数字温度补偿电路及其补偿方法
CN105388764A (zh) * 2015-12-15 2016-03-09 重庆科技学院 基于动态矩阵前馈预测的电液伺服pid控制方法及***

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101587354A (zh) * 2008-05-23 2009-11-25 上海宝信软件股份有限公司 一种前馈补偿开环结合反馈闭环控制的蒸汽压力控制方法
CN103838157A (zh) * 2014-02-28 2014-06-04 嘉兴禾润电子科技有限公司 一种数字温度补偿电路及其补偿方法
CN105388764A (zh) * 2015-12-15 2016-03-09 重庆科技学院 基于动态矩阵前馈预测的电液伺服pid控制方法及***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曾颖: "高精度差示扫描量热仪测控***设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118009742A (zh) * 2024-04-08 2024-05-10 湘潭新大粉末冶金技术有限公司 全数字化真空脱蜡加压烧结炉移动终端服务***

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