空调系统温度控制软件设计

空调系统温度控制软件设计前言随着传感器技术的不断发展，不同种类的温度传感器被广泛应用在各个领域，传感器可将温度信号转换成电信号传输至控制器件，控制器件再根据相应的实现步骤来控制其它部件以达到温度的自动控制［1］。空调控温算法分析PID控制算法简单高效并且控制效果较为理想，在工业界得到了很好的应用。相对于PID控制算法，模糊控制算法具有相应时间较短、超调量底以及对非线性因素进行抑制等特点。但是，模糊控制理论的控制精度相对较低，得到的控制效果也相对粗糙一些。目前在工业控制领域如果设计的系统比较简单，那么大多使用PID控制算法，而相对于系统模型较为复杂的情况，此时将PID控制算法和模糊控制算法相结合使用从而实现更理想的控制效果。而本文中所设计的温度监控系统不存在较为复杂的非线性模型，因此，对于温度控制系统将采用PID控制算法。温度控制软件设计温度采集的程序指令通过硬件DS18B20温度传感器进行采集。软件方面，通过设置指令，一个数据的获取由一个采样周期来完成，同时将实时采集到的数据一并存储到内存里，采样的过程中，需要对采集到数据进行滤波算法处理，本次试验中通过求取数据平均值的方法进行温度数据的滤波：每采集到的连续的三个温度值求取平均值重新作为新的温度值，依次进行，直到结束，并把求取的温度值作为恒温控制算法的输入值。算法实现流程如图3.1所示。攵麹/冬伯I"，5•…，1•常站寸・T•均札＞叫%"而；1岫!liit-m.....UIifARID图3.1温度值的滤波算法流程温度采集程序在硬件上由红外温度传感器进行采集。软件上需要对采集设定一个采样周期，每一个采样周期采集一个数据，同时将采集到的数据存储在内存中。采样的同时，需要对温度数据进行滤波处理。本次实验采用的滤波算法为求平均值法，具体做法为：采集到3个数据之后求平均值，作为一个有效温度数据值，该温度值将作为恒温控制算法的输入值。在恒温控制算法中，将采集到的温度值和提前设定的温度值之间的偏差值以及偏差大小的变化率共同作为PID控制器的输入值，PID控制器在完成一个周期的运算后，输出端便会产生PWM信号，通过占空比PWM信号可以对加热电路的通断进行控制，这样就可以较好地控制待加工区的实时温度效果。由于温度上升具有热惯性，如果仅通过控制温度点进行打开、关闭来实现温度的控制是不准确的。常常在模拟电路中采用PID控制算法来对温度进行控制，在数字领域中，也可以通过数字PID控制技术实现对温度的控制E，如图3.2所示为PID模型控制结构图。io]io]图3.2PID控制系统的结构框图PID控制器作为一种线性方式的调节器，实际温度测量值与设定温度值之间存在偏差e(t)，通过把温度控制偏差e(t)进行比例、积分以及微分相关环节的计算之后，再通过线性变换生成控制量u(t)，然后将u(t)作为控制模型对信号进行控制，其控制公式如下：叩“［册 萼］‘％(4-1)公式中：u(t)——控制器进行输出信号的控制；e(t)——实际温度测量值与系统设定温度值之间的偏差；K——控制器的比例系数；T——控制器的积分常数，值的大小与积分效果成正相关；TD——控制器的微分常数，值的大小与微分效果成正相关；u°——控制器常量，即误差大小为0时的系统控制量。比例环节对误差敏感，一旦出现误差e(t)，就会立即工作，将被控制的误差变量逐渐向消除误差的方向而变化。然而所依赖的用于误差的调节量基于误差e(t)的变量，所以在控制量和设定值之间的误差始终存在无法消除，因此比例环节是无法消除存在的静差。经过离散处理过后，便可得到位置式PID控制算法：u|"|=£0kj4-K;£时j'\+%顶灯一戒k一二+an1.小结对车内温度数据进行平均值滤波算法滤波，空调系统温度控制软件设计采用更高效理想的PID算法，在轨道列车空调系统温度控制上得到了很好的应用。5.参考文献［1］许彦峰.新型PID自动控制系统［J］