[发明专利]一种密闭腔PWM加热控制方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别涉及一种密闭腔的PWM加热控制方法及其系统，可以适用于加热参考电压不稳的环境下，可以很好的抑制由电压抖动产生的目标腔体温度突变，从而保证密闭腔体温度的准确性和稳定性，本发明属于自动化控制技术领域。

背景技术

加热、温控在诸多行业中都有着广泛的应用。评价一个加热系统的好坏，无非是从加热收敛速度和稳定性上考虑。当前比较常见的加热控制方法是采用反馈控制来对被控对象进行加热，其中比较典型的算法就是PID（Proportion Integration Differentiation）。如图1，它通过PID算法改变PWM占空比，输出不同PWM（Pulse Width Modulation）波形，然后再经LC滤波电路转换成直流给加热体加热，以此来实现精准加热。它能够很好的将加热对象加热到目标温度，传统的PID算法实现也比较容易，实现效果也很不错，但很明显，这种加热方式除了依赖PWM的占空比大小，幅值也直接影响加热效果。所以在一些复杂环境中加热效果就不是很理想，特别是在PWM参考电压Vref抖动、不稳的时候，直接导致幅值波动，从而造成PID震荡，最终导致整个加热系统温度不稳。

我们已经设计了由PID控制PWM的占空比来实现对密闭腔体的加热。在大量的实验中发现，在我们的加热系统中，如果加热参考电压在抖动时就会大大影响腔体的加热，腔体的温度也会随之发生一个震荡，如图5a所示，这对温度敏感被控对象十分不利。

发明内容

本发明是克服现有技术存在的技术问题，提出了一种在传统的PID加热控制办法的基础上增加了一种特殊的前馈控制，能够适应电压不稳定环境的密闭腔加热控制方法及其系统。

本发明所采用的技术方案是：

一种密闭腔PWM加热控制方法，针对密闭腔采用PID控制加热，并采用前馈控制单元对其供电电压变化量进行监控获得实时电压变化累加值进而获得如下PID补偿量和PID输出一起产生PWM波形输入LC滤波电路加热密闭腔：PID补偿量=实时电压变化累加值×当前PID的输出结果/当前参考电压

所述的PID补偿量在不同温度环境下按下式进行修正：PID补偿量=K(实时电压变化累加值×当前PID的输出结果/当前参考电压)+B；其中：K为密闭腔在不同温度下的前馈调节比例因子，B为密闭腔在不同温度下的前馈调节差量因子。

所述获得K、B值的方法具体步骤如下：步骤1、在稳定的电压下，将密闭腔加热到目标温度期望值；步骤2、改变参考电压的大小，来回变化参考电压，通过对比目标期望温度和密闭腔实际温度确认补偿效果；步骤3、看是否有过调或者欠调的现象，过调则减少K值，反之着增大K值，直到最佳补偿效果，以此来确认K值；步骤4、确定完K值后确定B值，方法同步骤3，直到达到最佳补偿效果；在不同环境温度下重复步骤1~4可以得到不同温度下的K、B参数。

所述步骤2中改变参考电压大小的变化量大于0.3V。

一种密闭腔PWM加热控制系统，包括加热控制单元、LC滤波电路、供电模块、密闭腔，加热控制单元包括PID控制单元、前馈控制单元、PWM模块三部分构成，所述前馈控制单元同PID控制单元相连接，所述PID控制单元和前馈控制单元通过加法器同PWM模块相连接，所述前馈控制单元中的电压监控模块通过电压探测单元实时监控与其相连的供电模块,计算实时电压变化累加值且传递至与其相连的电压前馈补偿模块，所述电压前馈补偿模块根据其设置的PID补偿量=实时电压变化累加值×当前PID的输出结果/当前参考电压计算关系获得产生的PID补偿量传递至PWM模块。

所述前馈控制单元包括与其电压前馈补偿模块相连的温度前馈模块，所述温度前馈模块连接环境温度监控模块，所述温度前馈模块产生环境温度监控模块监控温度对应的比例因子K、差量因子B参数值并传递至电压前馈补偿模块。

所述温度前馈模块存储有不同环境温度对应的比例因子K、差量因子B参数表。

本发明技术方案实现的原理具体如下：