一种无风扇密闭气室的温度控制方法及装置与流程

1.本技术涉及气室温度控制技术领域，特别涉及一种无风扇密闭气室的温度控制方法及装置。


背景技术：

2.现有技术中，通常在无风扇密闭气室中不会设置外部冷却装置，而是通过设备自然降温来降低气室内温度。在通过加热金属板的方式来提高气室内温度时，采用pid控温的方式使铝板温度升高，进而加热空气，从而使得气室内温度升高，进而达到设定温度并保持温度稳定。通常在无风扇密闭气室中，仅采用一个热电偶传感器的方式测量气室温度，从而进行气室内温度的反馈。
3.但是这种加热方式，由于设备本身加热或散热速率低，以及测温反馈仅有一个热电偶传感器的情况下，会造成加热所需金属板的温度与气室温度之间温差巨大。例如设定气室温度为120度，在气室测温点到达80度左右时，金属板经测平均温度在350度以上。也就是说，在气室温度到达120度时，即使pid算法自动停止加热铝板，铝板自身温度会继续带动气室加热，从而导致温度过充，最终气室温度将到达180度以上，即这种加热方式具有滞后性和过充性的特点。对于温度变化反应迅速的系统，传统的pid调节方式可以迅速调整温度，并将温度稳定，但对于上述滞后性系统，pid算法会出现振荡次数过多，温度稳定速率过慢等问题。
4.因此，有必要提供一种无风扇密闭气室的温度控制方法及装置，以有效解决上述问题。


技术实现要素：

5.本技术提供一种无风扇密闭气室的温度控制方法及装置，通过判断密闭气室的预设温度和当前实测温度的温差值与第一阈值及第二阈值的关系，来调整脉冲宽度调制占空比，从而可以降低加热滞后性带来的温度过充，有效提高无风扇密闭气室温度控制的精度和效率。
6.根据本技术的第一方面，提供了一种无风扇密闭气室的温度控制方法，包括：
7.获取所述密闭气室的预设温度和当前实测温度；
8.判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值是否小于第一阈值，得到第一判断结果；
9.判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值是否大于第二阈值，得到第二判断结果；
10.根据所述第一判断结果和所述第二判断结果调整脉冲宽度调制占空比，所述第一阈值小于所述第二阈值。
11.在一些实施例中，当所述第一判断结果为是时，判断所述脉冲宽度调制占空比持续时间是否超过设定时间值；
12.当所述脉冲宽度调制占空比的持续时间超过设定时间值时，根据占空比单次变化值调整所述脉冲宽度调制占空比；
13.当所述脉冲宽度调制占空比的持续时间未超过设定时间值时，基于所述温差值采用pid算法调整所述脉冲宽度调制占空比。
14.优选地，所述当所述脉冲宽度调制占空比的持续时间超过设定时间值时，根据占空比单次变化值调整所述脉冲宽度调制占空比，包括：
15.若所述当前实测温度高于所述预设温度，则根据所述占空比单次变化值将所述脉冲宽度调制占空比调低；
16.若所述当前实测温度低于所述预设温度，则根据所述占空比单次变化值将所述脉冲宽度调制占空比调高。
17.优选地，所述当所述脉冲宽度调制占空比的持续时间未超过设定时间值时，基于所述温差值采用pid算法调整所述脉冲宽度调制占空比，包括：
18.将所述脉冲宽度调制占空比调高或调低变化的占空比，所述变化的占空比通过以下公式计算得到：
19.变化的占空比＝kp*当前温差值-ki*上次温差值+kd*上上次温差值
20.其中，所述kp为比例单元参数值，所述ki为积分单元参数值，所述kd为微分单元参数值。
21.进一步的，设置占空比上限和占空比下限，使上述调整后的脉冲宽度调制占空比不超过所述占空比上限和所述占空比下限。
22.在一些实施例中，当所述第二判断结果为是时，保持所述脉冲宽度调制占空比不变。
23.在一些实施例中，当所述第一判断结果为否且所述第二判断结果为否时，基于所述温差值采用pid算法调整所述脉冲宽度调制占空比。
24.优选地，所述基于所述温差值采用pid算法调整所述脉冲宽度调制占空比，包括：
25.将所述脉冲宽度调制占空比调高或调低变化的占空比，所述变化的占空比通过以下公式计算得到：
26.变化的占空比＝kp*当前温差值-ki*上次温差值+kd*上上次温差值
27.其中，所述kp为比例单元参数值，所述ki为积分单元参数值，所述kd为微分单元参数值。
28.在一些实施例中，所述脉冲宽度调制占空比为初始预设，所述脉冲宽度调制占空比范围为0-2000。
29.根据本技术的第二方面，还提供了一种无风扇密闭气室的温度控制装置，包括：
30.温度获取单元，其用于获取所述密闭气室的预设温度和当前实测温度；
31.第一判断单元，其用于判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值是否小于第一阈值，得到第一判断结果；
32.第二判断单元，其用于判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值是否大于第二阈值，得到第二判断结果；
33.占空比调整单元，其用于根据所述第一判断结果和所述第二判断结果，调整脉冲宽度调制占空比，所述第一阈值小于所述第二阈值。
34.与现有技术相比，本技术提供的技术方案具有以下有益效果：
35.本技术提供的无风扇密闭气室的温度控制方法及装置，通过获取所述密闭气室的预设温度和当前实测温度，判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值与第一阈值和第二阈值的关系，根据当前实测温度与预设温度的偏差大小来调整脉冲宽度调制占空比从而控制温度，可以降低加热滞后性带来的温度过充，有效提高无风扇密闭气室温度控制的精度和效率。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本技术实施例提供的一种无风扇密闭气室的温度控制方法的流程示意图；
38.图2为本技术实施例提供的一种无风扇密闭气室的温度控制装置的模块示意图；
39.图3为现有技术中存在的一种无风扇密闭气室的温度控制曲线图；
40.图4为根据本技术实施例提供的一种无风扇密闭气室的温度控制方法获取到的温度控制曲线图。
具体实施方式
41.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.下面以具体的实施例对本技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
43.基于现有技术存在的问题，本技术实施例提供一种无风扇密闭气室的温度控制方法及装置，通过判断温差值与第一阈值和第二阈值的关系，来调整脉冲宽度调制占空比，从而可以降低加热滞后性带来的温度过充，有效提高无风扇密闭气室温度控制的精度和效率。
44.图1为本技术实施例提供的一种无风扇密闭气室的温度控制方法的流程示意图。
45.本技术实施例提供一种无风扇密闭气室的温度控制方法，包括：步骤s101：获取所述密闭气室的预设温度和当前实测温度；步骤s102：判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值是否小于第一阈值，得到第一判断结果；步骤s103：判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值是否大于第二阈值，得到第二判断结果；步骤s104：根据所述第一判断结果和所述第二判断结果，调整脉冲宽度调制占空比，所述第一阈值小于所述第二阈值。
46.本技术实施例中，步骤s101中，所述预设温度为目标设置温度，也即希望气室能够达到的温度；所述当前实测温度是在气室测温点实时测得的温度，该实测温度可以通过设置于气室测温点的热电偶传感器测得，也可以通过其他温度传感器测得，本技术实施例不对此进行具体限定。
47.本技术实施例中，步骤s102中，在当前实测温度和所述预设温度的温差值小于第一阈值，也即第一判断结果为是时，说明当前实测温度在预设温度附近；在当前实测温度和所述预设温度的温差值大于等于第一阈值，也即第一判断结果为否时，说明当前实测温度没有在预设温度附近。本技术实施例中，可以用所述当前实测温度和所述预设温度二者中的较大值减去较小值来计算二者的温差值。
48.本技术实施例中，步骤s103中，在当前实测温度和所述预设温度的温差值大于第二阈值时，也即第二判断结果为是时，说明当前实测温度远离预测温度；在当前实测温度和所述预设温度的温差值小于等于第二阈值时，也即第二判断结果为否时，说明当前实测温度没有远离预设温度，进一步的，在当前实测温度和所述预设温度的温差值小于等于第二阈值且大于等于第一阈值的情况下，说明当前实测温度没有在预设温度附近，但也没有远离预设温度。本技术实施例中，可以用所述当前实测温度和所述预设温度二者中的较大值减去较小值来计算二者的温差值。
49.本技术实施例中，步骤s104中，第一阈值小于第二阈值，所述第一阈值和第二阈值的具体数值可以根据实际情况进行预先设置，根据当前实测温度和所述预设温度的温差值小于第一阈值、大于第二阈值、大于等于第一阈值且小于等于第二阈值这三种情况，调整脉冲宽度调制(pwm，pulse width modulation)占空比数值。
50.具体的，本技术实施例中，当第一判断结果为是时，判断所述脉冲宽度调制占空比的持续时间是否超过设定时间值；当所述脉冲宽度调制占空比的持续时间超过设定时间值时，根据占空比单次变化值调整所述脉冲宽度调制占空比；当所述脉冲宽度调制占空比的持续时间未超过设定时间值时，基于所述温差值采用pid算法调整所述脉冲宽度调制占空比。
51.pid控制算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法，pid控制的实质就是根据输入的偏差值，按照比例、积分、微分的函数关系进行运算，运算结果用以控制输出。通常采用临界比例法得到控制器参数，利用该方法进行pid控制器参数的步骤如下：
⑴
首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；
⑵
仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；
⑶
在一定的控制度下通过公式计算得到pid控制器的参数。
52.本技术实施例中，为了解决加热滞后性带来的过充，所以添加设定时间值且需要判断所述脉冲宽度调制占空比的持续时间是否超过设定时间值。在脉冲宽度调制占空比持续时间超过设定时间值，而当前实测温度仍超过或低于预设温度且在预设温度附近时，则根据占空比单次变化值，增加或减小脉冲宽度调制占空比，以实现对脉冲宽度调制占空比的微调，从而实现对温度的微调，避免温度过充。例如，在当前脉冲宽度调制占空比为gpluse时，设置占空比单次变化值为pchange，则可以在当前脉冲宽度调制占空比gpluse的基础上，通过一次或多次增加或减小占空比单次变化值pchange，从而得到调整后的脉冲宽度调制占空比gpluse
±
n*pchange(n≥1)。
53.本技术实施例中，当所述脉冲宽度调制占空比的持续时间超过设定时间值时，根据占空比单次变化值调整所述脉冲宽度调制占空比，可以包括：
54.若所述当前实测温度高于所述预设温度，则根据所述占空比单次变化值将所述脉冲宽度调制占空比调低，从而降低实测温度；
55.若所述当前实测温度低于所述预设温度，则根据所述占空比单次变化值将所述脉冲宽度调制占空比调高，从而提高实测温度。
56.本技术实施例中，所述当所述脉冲宽度调制占空比的持续时间未超过设定时间值时，基于所述温差值采用pid算法调整所述脉冲宽度调制占空比包括：
57.基于所述温差值采用pid算法计算调整后的脉冲宽度调制占空比，具体为：
58.将所述脉冲宽度调制占空比调高或调低变化的占空比，所述变化的占空比通过以下公式计算得到：
59.变化的占空比＝kp*当前温差值-ki*上次温差值+kd*上上次温差值；
60.其中，所述kp为比例单元参数值，所述ki为积分单元参数值，所述kd为微分单元参数值。
61.值得注意的是，本技术实施例中，在第一判断结果为是也即当前实测温度在所述预设温度附近时，为避免对温度进行过多的调整，需要对调整后的脉冲宽度调制占空比设置占空比上限和占空比下限，使调整后的脉冲宽度调制占空比的不超过所述占空比上限和所述占空比下限，例如，假设当前脉冲宽度调制占空比为gpulse，设置占空比上限为gpulse+pup、占空比下限为gpulse-pdn，则调整后的脉冲宽度调制占空比应该在区间[gpulse-pdn,gpulse+pup]内。通过设置调整后的脉冲宽度调制占空比的范围，可以避免将脉冲宽度调制占空比过度调节从而造成温度的过度调节，使调整后的脉冲宽度调制占空比处于更适合此时加热或散热平衡的区间，降低加热滞后性带来的不良影响。
[0062]
本技术实施例中，当所述第二判断结果为是时，保持所述脉冲宽度调制占空比不变。
[0063]
也就是说，当前实测温度和所述预设温度的温差值大于第二阈值时，即，当前实测温度远远大于所述预设温度时，保持脉冲宽度调制占空比不变，持续加热或散热。
[0064]
本技术实施例中，当第一判断结果为否且所述第二判断结果为否时，基于所述温差值采用pid算法调整所述脉冲宽度调制占空比。
[0065]
也就是说，当前实测温度和所述预设温度的温差值介于第一阈值和第二阈值之间时，即，当前实测温度没有在所述预设温度附近，也没有远远大于所述预设温度，则基于所述温差值采用pid算法调整所述脉冲宽度调制占空比，且此时对调整后的脉冲宽度调制占空比不进行进一步限制，任何小于初始设置的脉冲宽度调制占空比最大值的占空比都在允许范围内。
[0066]
本技术实施例中，所述基于所述温差值采用pid算法调整所述脉冲宽度调制占空比，包括：
[0067]
将所述脉冲宽度调制占空比调高或调低变化的占空比，所述变化的占空比通过以下公式计算得到：
[0068]
变化的占空比＝kp*当前温差值-ki*上次温差值+kd*上上次温差值
[0069]
其中，所述kp为比例单元参数值，所述ki为积分单元参数值，所述kd为微分单元参数值。
[0070]
本技术实施例中，所述脉冲宽度调制占空比可以为初始预设，所述脉冲宽度调制占空比范围可以为0-2000，但本技术不对其范围进行具体限定。
[0071]
以下将更进一步地对本技术实施例提供的无风扇密闭气室的温度控制方法的工
作原理进行说明。
[0072]
首先获取密闭气室的预设温度x和当前实测温度，判断当前实测温度是否在预设温度x附近。若当前实测温度不在预设温度x附近，远低于预设温度x或远高于预设温度x时，则保持脉冲宽度调制占空比不变，也就是说，固定脉冲宽度调制占空比进行加热或散热。如果无风扇密闭气室不宜过快升温，也可以调整参数，以稍小功率进行加热。若当前实测温度不在预设温度x附近，即稍高于预设温度x或稍低于预设温度x时，则采用传统pid调节对温度进行控制。
[0073]
若当前实测温度在预设温度x附近时，首先判断当前脉冲宽度占空比的持续时间，在持续时间超过设定时间也即将加热和散热的过程释放出来的情况下，根据当前实测温度超过或低于预设温度x的情况来逐渐小幅调整脉冲宽度调制占空比，以防止出现温度过充，从而降低加热滞后的影响；且限制调整后的脉冲宽度调制占空比范围，从而使调整后的脉冲宽度调制占空比处于更适合此时散热与加热平衡的区间。
[0074]
本技术实施例提供的无风扇密闭气室的温度控制方法的控温精度可以达到
±
1度，满足无风扇密闭气室的温度控制要求。图3为现有技术中存在的一种无风扇密闭气室的温度控制曲线图，其预设温度为120度；图4为根据本技术实施例提供的无风扇密闭气室的温度控制方法获取到的温度控制曲线图，其预设温度也为120度，结合图3和图4，可以看到，使用本技术实施例提供的无风扇密闭气室的温度控制方法之后，无风扇密闭气室的温度可以始终稳定在预设温度附近。
[0075]
图2为根据本技术实施例提供的一种无风扇密闭气室的温度控制装置的模块示意图。本技术实施例提供一种无风扇密闭气室的温度控制装置，包括：温度获取单元21，其用于获取所述密闭气室的预设温度和当前实测温度；第一判断单元22，其用于判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值小于在第一阈值，得到第一判断结果；第二判断单元23，其用于判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值是否大于第二阈值，得到第二判断结果；占空比调整单元24，其用于根据所述第一判断结果和所述第二判断结果，调整脉冲宽度调制占空比，所述第一阈值小于所述第二阈值。
[0076]
综上所述，本技术实施例提供的无风扇密闭气室的温度控制方法及装置，获取所述密闭气室的预设温度和当前实测温度；判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值是否小于第一阈值，得到第一判断结果；判断所述当前实测温度和所述预设温度的温差值是否大于第二阈值，得到第二判断结果；根据所述第一判断结果和所述第二判断结果，调整脉冲宽度调制占空比，所述第一阈值小于所述第二阈值，通过判断温差值与第一阈值和第二阈值的关系，来调整脉冲宽度调制占空比，从而可以降低加热滞后性带来的温度过充，有效提高无风扇密闭气室温度控制的精度和效率。
[0077]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。