开关温度控制法与PID温度控制法相互比较,那个更适用于水温控制设计 - 爱问答

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开关温度控制法与PID温度控制法相互比较,那个更适用于水温控制设计

温度控制技术的若干方法


1 智能温度控制法  

  1971年,美籍的华裔科学家傅京孙教授首次提出了智能控制系统的概念。继而可编程控制器(PLC)的出现为智能控制系统提供了硬件基础,该控制器性能强大、工作稳定,在工业生产中已有较广泛的应用。结合一些特殊的算法以及人类编程的应用,就可以控制各种各种对象,达到针对不同的温度,做出不同的反应。  

  智能控制系统具有仿生学的基本特性,基于人类的行为,模仿人类而出现的控制和信息处理系统。与人工智能有千丝万缕的联系。通过把系统的输入视为一个自变量,系统中的一个或多个变量跟随该自变量而改变,即中央控制系统控处理着该系统的输入部分,最后使系统得到应有的输出。  

  一般来说,控制过程中输入、输出之间的联系,是由微分方程来表示的。对于常系数线性方程,则可以通过拉式变换(Laplace Transform),将其转化为传递函数的形式。若方程为非线性方程,可将非线性方程在此解附近进行线性化,再用拉普拉斯变换得到传递函数。  

  目前国内的温度控制技术与国外相比还有较大的距离,特别是在于算法的应用方面,国内温控技术在适应能力差、精度不高,对于不同的控制系统,算法的移植性也不好,我国在该方向上的研究还有很长一段路要走。 


 2 定值开关温度控制法  

  所谓定值开关温度控制法,是指系统通过软件扫描或者硬件检测的方式,判断所需检测部位的温度与设定温度之间的差值。通过比较器,比较他们之间的大小,如果实际温度高于额定标准,则负责降温的模块开始工作;如果实际温度低于额定标准,则负责升温的模块开始工作,通常,该电路可以由简单的二极管电路实现。这种温度控制方法易于操作,通过简单的硬件电路得以达到工作要求,而无需计算机的辅助。比如实际工作况如下:温度超过额定值时,切断电源;温度低于额定值时,开启电源。然而,由于温度的变化有一定的延时,该控制系统中温度的起伏明显,在要求高精度的环境下不考虑使用。    


3 PID线性温度控制法  

   PID算法的产生可以追溯到20世纪初期美国某位著名科学家对于导航系统的探索过程,基于输出反馈的比例积分微分(PID,Proportional Integral Differential)控制器的设计方法是他所提出的一个重点。在随后很短的一段时间里,由于其结构简单、易于操作等特点,在20世纪中期便在工业控制中有了较广泛的应用。


       虽然有着易懂的算法、高的可靠性等特点使得PID极受青睐,但是在科技迅猛发展的如今,它仍有着明显的缺点,例如:对于一个物体,他的依赖性过大;对于大延时、非线性、时变系统控制测试结果不好懂。再者,生产生活的提高,导致人们对控制的要求也越来越高――精度上和实时上。同样,需要控制的客体也不见得像以前那样简单,因此像传统的PID控制器渐渐退出了历史舞台,一些新兴的控制算法进入了人们的视野。有一些很好的谋略被引用到PID中,很大程度上使得系统的性价比有了巨大的提高:智能化控制、鲁棒模型、满意体验等等...值得注意的是,近几年来人们将关注的焦点放在了“智能”上。把“智能”方法和常规方法相结合,导致了各式各样的智能控制器应运而生。它吸收了智能控制与常规PID控制两者的优点。第一,它可以自组织、自适应、自学习,可以根据变量的变化而做出对应的反应;第二,它并不会由于他的功能强大而失去了其操作简单的特点,相反,它还具有高可靠性和鲁棒性强的新优点。

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