恭喜中国计量科学研究院邢力获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国计量科学研究院申请的专利一种基于线性自抗扰的精密低温恒温器温度控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117850505B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311705526.5,技术领域涉及:G05D23/30;该发明授权一种基于线性自抗扰的精密低温恒温器温度控制方法是由邢力;叶西慧;冯晓娟;于滢;张金涛设计研发完成,并于2023-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于线性自抗扰的精密低温恒温器温度控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于线性自抗扰的精密低温恒温器温度控制方法,针对一般低温恒温器建立传热物理模型,并结合物理模型提供了一种适用于低温恒温器的自抗扰控制方法,可有效提升参数的抗干扰能力、降低温控的超调量,实现目标温度的快速控制。本发明基于线性自抗扰控制方法设计了扩展状态观测器,提升了低温恒温器的动态性能和稳态性能,解决了常规PI或PID控制方法存在超调量大、参数适用温度范围小、抗干扰能力较差等问题,使低温恒温器能实现更大范围的温度调节,并提高温控效率、节省实验时间。
本发明授权一种基于线性自抗扰的精密低温恒温器温度控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于线性自抗扰的精密低温恒温器温度控制方法,其特征在于,具体包括如下步骤:S1、记Ph为低温恒温器的绝热屏上的加热器的加热功率,M和Ca分别是绝热屏及其内部组件的质量和比热容,Ta0和Ta分别为绝热屏的初始温度和当前实际温度,qr为由制冷机温度波动造成的绝热屏与二级冷头之间的热流量,建立低温恒温器的绝热屏上的加热器的功率和绝热屏温度增量关系式如下: 其中,Has为绝热屏和二级屏之间的传热系数;Aa为绝热屏的表面积,表示制冷机温度波动对绝热屏温度稳定性的影响,设绝热屏的温度变化ΔTa=Ta-Ta0;进行拉普拉斯变换后得到绝热屏的温度变化模型: s为拉普拉斯变化的变换参数;S2、构建绝热屏控温系统:绝热屏控温系统包括控制器、恒流源、加热器、测温仪和被控对象,其中被控对象为低温恒温器的绝热屏及其内部组件,测温仪连接绝热屏上的温度传感器;控制器根据测温仪获得的绝热屏的实际温度与参考温度目标值的差值计算到控制值,通过恒流源以电流的形式施加于绝热屏上的加热器,加热器对温度的改变作用于被控对象,从而引起绝热屏温度变化;S3、基于绝热屏的温度变化模型,令ΔTa=y=x1,Ph=u,设f代表温控系统内部与外部的总扰动,若f可微,为其一阶微分,则基于线性自抗扰控制原理,建立扩展状态方程: 则设置温控系统的扩展状态观测器为: 其中,C=[10],D=[0];通过极点配置简化参数获得l1=2w,l2=w2,其中w为观测器带宽;扩展状态观测器用于跟踪总扰动f,当温控系统受到总的外部扰动f有界时,扩展状态观测器被证明是收敛的;若扩展状态观测器对f的估计能可靠地跟踪f,则控制律带入温控系统可得此时将温控系统简化成积分器,采用比例环节对温控系统进行控制;令u0=kpr-y,kp为可调节系数,rs为参考信号,则温控系统的闭环传递函数为: 在控制器中,被控对象的输入和输出信号经扩展状态观测器运算后,得到对被控对象输出和总扰动的估计值,当温控系统的总扰动能被扩展状态观测器跟踪时,1b0、Gs和扩展状态观测器可以等效为一个积分器,使用比例环节kp即可对该积分器进行控制。
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