基于传递函数的温度控制器仿真测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自动控制和空气调节领域，特别涉及一种基于传递函数的温度控 制器仿真测试方法。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的快速发展，控制领域受到人们广泛的关注，在温度控制器仿真领 域，新的温度控制器研发过程，人们需要对控制器进行测试，但是温度控制器测试就需要有 一个可以调节空气温度的房间，这样的房间投资很大，而且房间的惯性系数和时滞常数都 是固定的不可以调节。人们迫切需求一种更快，更准，更便捷的系统来模拟各种实际环境。
[0003] 随着温度控制器在现代工业控制系统中广泛应用，温控器的开发和运用也越来越 受到重视。在温控系统中，被控对象是不可或缺的重要组成部分。只有在存在被控对象的 条件下，温控器的特性才能充分被测试。
[0004] 这种基于传递函数的温度控制器测试系统，在这种需求下必将应运而生，为国民 的生产发展服务。它采用一阶传递函数数学模型来代替具备空气调节功能的房间，用软件 加硬件的方式将模拟的信号模拟量信号输出的方式输出给被测温度控制器，而温度控制器 输出的模拟量信号通过模拟量输入通道输入软件系统。而使得设计人员能够在计算机上完 成温控器的测试。计算机仿真对象与实物对象相比，具有很多的优点，如制作方便、安全性 高、投资风险低、研究时间短等。
【发明内容】
[0005] 本发明是针对开发温控器产品时进行模拟测试需要消耗大量人力和财力的问题， 提出了一种基于传递函数的温度控制器仿真测试方法，采用计算机软件和硬件资源及USB 数据采集板卡代替温控器测试系统中的被控对象。
[0006] 本发明的技术方案为：一种基于传递函数的温度控制器仿真测试方法，具体包括 如下步骤： 1) 建立基于传递函数的温控器仿真系统：计算机与数据采集板卡连接，数据采集板卡 上数字量接口和模拟量接口分别可接待测温控器的数字量或模拟量，计算机有温度显示界 面，数据采集板卡输出的温度值输入待测温控器； 2) 基于传递函数的温控器仿真系统作为待测温度控制器的被控对象，与待测温度控制 器形成一个模拟的闭环控制系统； 3) 待测温控器上设定温度值并通过温控器面板显示，待测温控器输出控制量，通过数 据采集板卡到计算机内进行仿真计算； 4) 计算机通过步骤3)待测温控器输出控制量乘对应的执行元件一阶传递函数再经过 拉普拉斯逆变换得到对应的温度值； 5)，重复进行1)至4)，对比步骤3)中设定温度与计算机模拟所得温度值的差值，得 到待测温控器的控制精度，并根据差值调整待测控制器参数，直到满足待测控制器的控制 精度。
[0007] 所述计算机模拟预测控制器输出为
【主权项】
1. 一种基于传递函数的温度控制器仿真测试方法，，其特征在于，具体包括如下步骤： 1) 建立基于传递函数的温控器仿真系统：计算机与数据采集板卡连接，数据采集板卡 上数字量接口和模拟量接口分别可接待测温控器的数字量或模拟量，计算机有温度显示界 面，数据采集板卡输出的温度值输入待测温控器； 2) 基于传递函数的温控器仿真系统作为待测温度控制器的被控对象，与待测温度控制 器形成一个模拟的闭环控制系统； 3) 待测温控器上设定温度值并通过温控器面板显示，待测温控器输出控制量，通过数 据采集板卡到计算机内进行仿真计算； 4) 计算机通过步骤3)待测温控器输出控制量乘对应的执行元件一阶传递函数再经过 拉普拉斯逆变换得到对应的温度值； 5)，重复进行1)至4)，对比步骤3)中设定温度与计算机模拟所得温度值的差值，得 到待测温控器的控制精度，并根据差值调整待测控制器参数，直到满足待测控制器的控制 精度。
2. 根据权利要求1所述基于传递函数的温度控制器仿真测试方法，其特征在于，所述 计算机模拟预测控制器输出为C(S) =G(S) *R(S), 其中待测温控器输出执行元件的一阶传递函数为
待测控制器输出的函数为
输出经拉普拉斯逆变换的时域表达式为
式中h(t)为t时刻模拟的温度值输出； 4为0时刻的温度，即初始仿真温度K为放大系数，根据被仿真的对象可以在软件中设置； T为时间常数，根据被仿真的对象可以在软件中设置； T-为延迟时间，根据被仿真的对象可以在软件中设置； I为数据采集板卡的输入的电压V转化成的0-100%的数字量I;t为时间。
【专利摘要】本发明涉及一种基于传递函数的温度控制器仿真测试方法，计算机与数据采集板卡连接，数据采集板卡上数字量接口和模拟量接口分别可接待测温控器的数字量和模拟量，计算机有温度显示界面，数据采集板卡输出的温度值输入待测温控器；计算机软件和数据采集板卡构成待测温度控制器的被控对象，与待测温控器形成一个模拟的闭环控制系统，来检测校准待测温度控制器的参数。仿真一个被温度控制器控制的被控对象。可随时随地对待测系统进行仿真模拟测试，不需要进行大规模的投资一个可以控制温度的实验室，仿真测试可靠性高，测试过程快，能耗低。
【IPC分类】G05B23-02
【公开号】CN104571086
【申请号】CN201410814092
【发明人】王非, 翁文兵, 孙孝花, 邹思, 程斌, 槐晓强, 闫涛
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月24日