[发明专利]差示扫描量热仪恒速升温过程的前馈-反馈复合控制方法

摘要

本发明涉及一种差示扫描量热仪恒速升温过程的前馈‑反馈复合控制方法，设计前馈控制器，得到前馈控制器的输出值；划分温度空间生成若干温度子空间，对温度子空间设计炉温PID控制器，采集并判断当前时刻温度测量所属的温度子区间，计算当前时刻PID控制器的控制参数；计算温度控制偏差，得到PID控制器的输出值；输出温度控制信号，控制炉内温度的变化。本发明提高炉温控制系统的控制精度，降低使用该类仪器进行热分析实验的失败率；利用前馈控制中精确控制的特点，在控制起始时刻加入前馈控制量，减小控制作用的调节时间，提高控制精度；提出多控制器方法，通过平滑切换因子，解决不同温度区间之间进行控制器切换引起的控制量突变问题。

主权项

1.一种差示扫描量热仪恒速升温过程的前馈‑反馈复合控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：设计前馈控制器G_f(s)，并整定前馈控制器G_f(s)的控制参数；步骤2：将按照设定速率加热的温度设定值作为前馈控制器G_f(s)的输入，得到前馈控制器G_f(s)的输出值；步骤3：划分温度空间，生成若干温度子区间，对温度子区间设计炉温PID控制器，并整定各个温度子区间的PID控制器的控制参数；步骤4：采集并判断当前时刻温度测量值所属的温度子区间，计算平滑切换因子α，计算当前时刻PID控制器的控制参数；步骤5：计算温度控制偏差e(k)，并将温度控制偏差e(k)作为PID控制器输入，得到PID控制器的输出值；步骤6：将PID控制器的输出值与前馈控制器G_f(s)的输出值叠加，输出温度控制信号，控制炉内温度的变化；所述平滑切换因子α为：其中，α为平滑切换因子，PV为当前时刻温度测量值，[Tem_l_i,Tem_h_i]为第i个温度子区间；所述当前时刻PID控制器的控制参数为：其中，k_p为当前时刻PID控制器的比例系数，k_I为当前时刻PID控制器的积分系数，k_d为当前时刻PID控制器的微分系数，k_pi为第i个温度子区间所对应的PID控制器的比例系数，k_Ii为第i个温度子区间所对应的PID控制器的积分系数，k_di为第i个温度子区间所对应的PID控制器的微分系数，k_p(i‑1)为第i‑1个温度子区间所对应的PID控制器的比例系数，k_I(i‑1)为第i‑1个温度子区间所对应的PID控制器的积分系数，k_d(i‑1)为第i‑1个温度子区间所对应的PID控制器的微分系数，α为当前时刻的平滑切换因子，[Tem_l_i,Tem_h_i]为第i个温度子区间，[Tem_l_(i‑1),Tem_h_(i‑1)]为第i‑1个温度子区间；1＜i＜n，n为子区间个数。