一种电伴热带输出功率自适应调整方法及系统与流程

本发明属于自动化控制，具体涉及一种电伴热带输出功率自适应调整方法及系统。

背景技术：

1、电伴热带是新一代带状恒温电加热器，能够自动限制加热时的温度，并随被加热体的温度自动调节输出功率而无任何附加设备；可以任意裁短或在一定长度范围内接长使用，并允许多次交叉重叠而无高温过热点及烧毁之虑。

2、从节约能源的角度考虑，对电伴热带的输出功率需要自动化地控制，但目前对于电伴热带的控制会因为输出功率更新不及时导致能源的浪费，以及过度加热带来的安全隐患。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，第一方面，本发明提供了一种电伴热带输出功率自适应调整方法，可以通过以下技术方案实现：

2、s1：获取电伴热带的环境温度，对所述环境温度进行噪声修正得到修正测量值，获取历史环境温度，对所述历史环境温度进行卡尔曼预测得到卡尔曼统计值；

3、s2：计算所述卡尔曼统计值和所述修正测量值的卡尔曼误差，当所述卡尔曼误差不收敛时，更新卡尔曼参数，重复所述s1，当所述卡尔曼误差收敛时，将所述修正测量值输出作为滤波温度；

4、s3：计算所述滤波温度和预设的目标温度的偏差函数和所述偏差函数的变化率，对所述偏差函数和所述变化率进行模糊化处理得到模糊集隶属度；

5、s4：对所述模糊集隶属度进行归一化和清晰化计算得到修正隶属度函数；

6、s5：对所述修正隶属度函数通过模糊推理得到所述整定pid参数，当所述整定pid参数与预设的期望的偏差小于预设的阈值时，将所述整定pid参数作为pid控制参数，根据所述pid控制参数生成输出功率调整指令，调整所述电伴热带的输出功率。

7、具体地，s1的具体实现方法为：

8、s101：获取所述环境温度，对所述环境温度进行噪声修正得到所述修正测量值，所述噪声修正的公式为：zk＝xk+vk，其中zk为k时刻的修正测量值，xk为k时刻的环境温度，vk为k时刻的测量噪声；

9、s102：获取所述历史环境温度，根据所述历史环境温度和状态方程得到卡尔曼统计值，所述状态方程为：xk＝a·xk-1+b·uk-1+wk-1，其中xk为k时刻的卡尔曼统计值，xk-1为k-1时刻的卡尔曼统计值，uk-1为k-1时刻的环境温度，wk-1为k-1时刻的温度采集模块的系统噪声，a和b为所述卡尔曼参数。

10、具体地，s3的具体实现方法为：

11、s301：计算所述滤波温度和所述目标温度的差值得到所述偏差函数，计算所述偏差函数的一阶导数得到所述偏差函数的变化率；

12、s302：对所述偏差函数和所述变化率使用模糊规则进行类别判断，得到所述模糊集隶属度，所述模糊规则为预先构建的表格。

13、具体地，s4中的归一化计算的公式为：其中，aj为所述模糊集隶属度，m为所述模糊集隶属度的个数。

14、具体地，s4中的清晰化计算公式为：其中，wij为所述模糊集隶属度的中心值。

15、具体地，s6中的模糊推理使用mamdani法进行拒式推理，推理公式为：其中a为所述修正隶属度函数，b为所述pid参数在所述模糊规则中的表现形式。

16、第二方面，本发明提供了一种电伴热带输出功率自适应调整系统，使用如以上所述的方法运行，包括以下模块：

17、温度检测模块，用于获取所述电伴热带的环境温度，对所述环境温度进行噪声修正得到修正测量值，获取历史环境温度，对所述历史环境温度进行卡尔曼预测得到卡尔曼统计值；

18、卡尔曼滤波模块，用于计算所述卡尔曼统计值和所述修正测量值的卡尔曼误差，当所述卡尔曼误差不收敛时，更新卡尔曼参数，重复所述s1，当所述卡尔曼误差收敛时，将所述修正测量值输出作为滤波温度；

19、pid模糊控制模块，用于计算所述滤波温度和预设的目标温度的偏差函数和所述偏差函数的变化率，对所述偏差函数和所述变化率进行模糊化处理得到模糊集隶属度，对所述模糊集隶属度进行归一化和清晰化计算得到修正隶属度函数，对所述修正隶属度函数通过模糊推理得到所述整定pid参数；

20、电伴热带控制模块，用于根据所述pid控制参数生成输出功率调整指令，调整所述电伴热带的输出功率。

21、本发明的有益效果为：

22、(1)通过对历史环境温度进行预测得到卡尔曼统计值，通过修正测量值对卡尔曼统计值进行迭代优化，使温度采集的参数更加的合理有效，降低了传感器性能对采集的温度参数的影响；

23、(2)通过对偏差函数和偏差函数的模糊化处理实现pid控制系统的自动化控制，节约了电伴热带的能源消耗，使温度控制更灵活。

技术特征：

1.一种电伴热带输出功率自适应调整方法，其特征在于，包括以下模块：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1的具体实现方法为：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s3的具体实现方法为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s4中的归一化计算的公式为：其中，aj为所述模糊集隶属度，m为所述模糊集隶属度的个数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述s4中的清晰化计算公式为：其中，wij为所述模糊集隶属度的中心值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s6中的模糊推理使用mamdani法进行拒式推理，推理公式为：其中a为所述修正隶属度函数，b为所述pid参数在所述模糊规则中的表现形式。

7.一种电伴热带输出功率自适应调整系统，其特征在于，用权利要求1-6所述的方法运行，包括以下模块：

技术总结
本发明涉及一种电伴热带输出功率自适应调整方法及系统，属于自动化控制技术领域。其中，该方法包括：对环境温度进行噪声修正得到修正测量值，对历史环境温度进行卡尔曼预测得到卡尔曼统计值。计算卡尔曼统计值和修正测量值的卡尔曼误差，根据卡尔曼误差对修正测量值进行迭代得到滤波温度。计算滤波温度和目标温度的偏差函数和偏差函数变化率，模糊化后得到模糊集隶属度。对模糊集隶属度进行归一化和清晰化计算得到修正隶属度函数。对修正隶属度函数通过模糊推理得到整定PID参数，将整定PID参数作为PID控制参数，生成输出功率调整指令，调整电伴热带的输出功率。降低了传感器性能对温度参数的影响，实现PID控制系统的自动化控制。

技术研发人员：计成志,计睿,张大龙
受保护的技术使用者：安徽环瑞电热器材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24