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低溫專題 | 溫度控制

時(shí)間：2020.03.10來源：點(diǎn)擊次數(shù)：2087次

一個(gè)完整的溫度控制系統(tǒng)通常包含溫度控制器、加熱器、溫度傳感器、線纜等。其中，溫度控制器的基本功能是將實(shí)際溫度與設(shè)定值比較，并輸出信號(hào)控制加熱器，以維持設(shè)定值溫度。
選擇控制器時(shí)應(yīng)考慮以下兩項(xiàng)因素：
1. 儀器設(shè)備的工作溫區(qū)
2. 輸入傳感器的類型（熱電偶、PT100、二極管溫度計(jì)、薄膜傳感器等）

PID算法

當(dāng)今的閉環(huán)自動(dòng)控制技術(shù)都是基于反饋的概念以減少不確定性，反饋包括測(cè)量、比較、執(zhí)行三部分，以PID算法最為常用。做出正確的測(cè)量和比較后，通過PID調(diào)節(jié)更好地糾正系統(tǒng)。

PID三個(gè)字母的含義如下：

1) P：比例（proportion）。

通常，以滿量程的%或度表示溫度范圍，稱為比例或比例帶。在此范圍內(nèi)，控制器發(fā)生比例作用，即控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。比例帶越寬，圍繞設(shè)定值發(fā)生比例作用的區(qū)域越大。有時(shí)也用增益表示，增益是比例帶的倒數(shù)。

2) I：積分（integration）。

積分，又稱為復(fù)位，根據(jù)設(shè)定值調(diào)節(jié)比例帶寬，以補(bǔ)償偏離設(shè)定值的偏移量（固定偏差），也就是說，它在系統(tǒng)穩(wěn)定后將控制的溫度調(diào)節(jié)到設(shè)定值。

3) D：微分（differentiation）。

微分，又稱為速率，感應(yīng)系統(tǒng)溫度上升或下降的速率，并自動(dòng)調(diào)節(jié)比例帶，從而將下沖或過沖降到最小。

如何調(diào)節(jié)PID值

根據(jù)目標(biāo)設(shè)定所需溫度值后，再設(shè)定PID參數(shù)，通常，先設(shè)定P值，I輸入0（先找到合適的P后再調(diào)I）；D輸入0（一般不調(diào)）。

觀察升溫曲線，可能會(huì)出現(xiàn)如下情況：

（a）P值偏大

P值太大，溫度會(huì)一直震蕩，無法穩(wěn)定。由于在設(shè)定值附近得到的P值可能不準(zhǔn)確，所以要先關(guān)閉加熱器，將溫度降下來，遠(yuǎn)離設(shè)定值，減小P值后，再重新加熱觀察升溫曲線。

（b）P值偏小

P值太小，無法達(dá)到設(shè)定溫度。用（a）中方法增大P值再觀察升溫曲線即可。

（c）P值合適

找到合適的P值后，通過溫度曲線計(jì)算出溫度隨時(shí)間的振蕩周期（單位是秒），根據(jù)振蕩周期計(jì)算I值，I=1000/振蕩周期。設(shè)定I值之后，再將當(dāng)前P值減半，觀察，觀察曲線變化。
通過PID調(diào)節(jié)，溫度精度可達(dá)mK量級(jí)。
如果您對(duì)本期的知識(shí)點(diǎn)有任何疑問，請(qǐng)?jiān)诘撞苛粞?，我們?huì)第一時(shí)間私信為您解答！

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