一種基于溫度補(bǔ)償?shù)耐ㄓ脷饴房刂葡到y(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于分析儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于溫度補(bǔ)償?shù)耐ㄓ脷饴房刂葡到y(tǒng) 和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣相色譜儀在石油、化工、生物化學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品工業(yè)、環(huán)保等方面應(yīng)用廣泛， 能夠?qū)怏w進(jìn)行定量和定性分析。目前市面上常用的氣相色譜儀包含溫度傳感器、加熱裝 置、壓力傳感器、電子閥等反饋控制裝置。
[0003] 現(xiàn)有的氣相色譜儀采用PID控制算法，通過一個壓力傳感器和電子閥對氣路壓力 進(jìn)行控制。隨著氣相色譜儀應(yīng)用的推廣和市場的不同需求，由于現(xiàn)有的壓力傳感器的溫漂 現(xiàn)象，氣相色譜儀在某些應(yīng)用場景下已經(jīng)無法滿足相應(yīng)需求。目前，部分氣相色譜儀采用低 溫漂的壓力傳感器來彌補(bǔ)這一不足，但是其價(jià)格昂貴，導(dǎo)致氣相色譜儀成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于溫度補(bǔ)償?shù)耐ㄓ脷饴房刂?方法，保證了不同溫度下的氣路壓力控制穩(wěn)定性，使其滿足不同應(yīng)用場景下的需求。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于溫度補(bǔ)償?shù)耐ㄓ脷饴房刂葡到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括PID 控制器、電磁閥和壓力傳感器，
[0006] 所述PID控制器的輸出端通過電磁閥驅(qū)動模塊連接所述電磁閥，
[0007] 連接氣路的壓力傳感器的數(shù)據(jù)輸出反饋至所述PID控制器，構(gòu)成閉環(huán)控制，
[0008] 所述氣路控制系統(tǒng)還包括溫度傳感器，該溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸出也反饋連接至所 述PID控制器。
[0009] 進(jìn)一步的，所述氣路控制系統(tǒng)采用如下控制方法：
[0010] (al)對所述溫度傳感器建模，根據(jù)溫度傳感器的特性，得到：
[0011] Tnow= (Vtmw-Vto) X dTdv (公式 11)
[0012] 其中T_為當(dāng)前溫度值；VT_為當(dāng)前溫度傳感器電壓值；V τ。為0°時(shí)溫度傳感器 電壓值；dTdv為溫度與電壓的比例系數(shù)。通過兩點(diǎn)校準(zhǔn)，可以得到V t。與dTdv的值；
[0013] (a2)對壓力傳感器建模，根據(jù)測量壓強(qiáng)以及溫度對壓力傳感器輸出電壓的影響， 其模型如下：
[0014] Vpnow= 0+d0 dT X Tnow+(K+dKdT X Tnow) X Pnow+(S+dSdT X Tnow) XPnow2
[0015] (公式 12)
[0016] 其中VP_為當(dāng)前的壓力傳感器電壓值；0為在0°C時(shí)壓力傳感器的零點(diǎn)電壓值； d0dT為當(dāng)前的壓力傳感器的零點(diǎn)電壓溫度補(bǔ)償系數(shù)；!~_為當(dāng)前的溫度；K為在(TC時(shí)壓力和 電壓的線性比例系數(shù)；dK dTS在壓力和電壓的線性比例溫度補(bǔ)償系數(shù)；s為在OtC時(shí)壓力和 電壓的平方比例系數(shù)；dS dT為在壓力和電壓的平方比例溫度補(bǔ)償系數(shù)；P_為當(dāng)前的實(shí)際壓 力；
[0017] 通過六點(diǎn)校準(zhǔn)，計(jì)算出該模型中0、d0dT、K、dKdT、S、dS dT六個參數(shù)的值
[0018] 得到該模型后，將其進(jìn)行反推，可得到
[0020] (a3)將溫度補(bǔ)償算法整合，對計(jì)算得到的溫度傳感器模型和壓力傳感器模型進(jìn)行 融合，得到下列公式
[0022] (公式 14)
[0023] 該公式4中，VP_ VP_為輸入量，P _為輸出量，將該公式用于閉環(huán)反饋中，即實(shí)現(xiàn) 了溫度補(bǔ)償功能，
[0024] 所述PID控制器采用經(jīng)典PID算法，設(shè)Pset為期望的壓強(qiáng)值，則PID控制器每隔At 通過溫度補(bǔ)償算法計(jì)算實(shí)際壓強(qiáng)P_，與壓強(qiáng)設(shè)置值進(jìn)行對比，根據(jù)參考公式1的PID算法， 計(jì)算出比例閥控制參數(shù)D。，控制氣流大小，從而形成閉環(huán)，保持壓強(qiáng)穩(wěn)定：
[0026] 進(jìn)一步的，所述PID控制器采用DM3730,所述溫度傳感器采用霍尼韋爾RTD傳感 器，所述壓力傳感器采用189系列，所述電磁閥采用parker電磁比例閥，
[0027] 所述溫度傳感器和壓力傳感器數(shù)據(jù)輸出連接所述DM3730的AD轉(zhuǎn)換模塊，所述 DM3730的PffM控制模塊的連接所述parker電磁比例閥。
[0028] -種基于溫度補(bǔ)償?shù)耐ㄓ脷饴房刂葡到y(tǒng)，用于氣相色譜儀的氣路控制，該控制系 統(tǒng)包括PID控制器、電磁閥和壓力傳感器，
[0029] 所述PID控制器的輸出端通過電磁閥驅(qū)動模塊連接所述電磁閥，
[0030] 連接氣路的壓力傳感器的數(shù)據(jù)輸出反饋至所述PID控制器，構(gòu)成閉環(huán)控制，
[0031] 所述氣路控制系統(tǒng)還包括溫度傳感器，該溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸出也反饋連接至所 述PID控制器。
[0032] -種基于溫度補(bǔ)償?shù)耐ㄓ脷饴房刂品椒?，用于氣相色譜儀的氣路控制，針對該氣 路控制的系統(tǒng)包括PID控制器、電磁閥和壓力傳感器，
[0033] 所述PID控制器的輸出端通過電磁閥驅(qū)動模塊連接所述電磁閥，
[0034] 連接氣路的壓力傳感器的數(shù)據(jù)輸出反饋至所述PID控制器，構(gòu)成閉環(huán)控制，
[0035] 所述氣路控制方法是增加一個溫度傳感器，該溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸出也反饋連接 至所述PID控制器。
[0036] 進(jìn)一步的，所述的控制方法包括步驟：
[0037] (bl)對所述溫度傳感器建模，根據(jù)溫度傳感器的特性，得到：
[0038] Tnow= (Vtmw-Vto) X dTdv (公式 16)
[0039] 其中T_為當(dāng)前溫度值；VT_為當(dāng)前溫度傳感器電壓值；Vt。為0°時(shí)溫度傳感器電 壓值；dT dv為溫度與電壓的比例系數(shù)。通過兩點(diǎn)校準(zhǔn)，可以得到Vt。與dTdv的值；
[0040] (b2)對壓力傳感器建模，根據(jù)測量壓強(qiáng)以及溫度對壓力傳感器輸出電壓的影響， 其模型如下：
[0043] 其中VP_為當(dāng)前的壓力傳感器電壓值；0為在o°c時(shí)壓力傳感器的零點(diǎn)電壓值； d0dT為當(dāng)前的壓力傳感器的零點(diǎn)電壓溫度補(bǔ)償系數(shù)；!~_為當(dāng)前的溫度；K為在(TC時(shí)壓力和 電壓的線性比例系數(shù)；dK dTS在壓力和電壓的線性比例溫度補(bǔ)償系數(shù)；s為在OtC時(shí)壓力和 電壓的平方比例系數(shù)；dS dT為在壓力和電壓的平方比例溫度補(bǔ)償系數(shù)；P_為當(dāng)前的實(shí)際壓 力；
[0044] 通過六點(diǎn)校準(zhǔn)，計(jì)算出該模型中0、d0dT、K、dKdT、S、dS dT六個參數(shù)的值
[0045] 得到該模型后，將其進(jìn)行反推，可得到
[0047] (b3)將溫度補(bǔ)償算法整合，對計(jì)算得到的溫度傳感器模型和壓力傳感器模型進(jìn)行 融合，得到下列公式
[0050] 該公式4中，VP_ VP_為輸入量，Pnm^輸出量，將該公式用于閉環(huán)反饋中，即實(shí)現(xiàn) 了溫度補(bǔ)償功能，
[0051] 所述PID控制器采用經(jīng)典PID算法，設(shè)Pset為期望的壓強(qiáng)值，則PID控制器每隔At 通過溫度補(bǔ)償算法計(jì)算實(shí)際壓強(qiáng)P_，與壓強(qiáng)設(shè)置值進(jìn)行對比，根據(jù)參考公式1的PID算法， 計(jì)算出比例閥控制參數(shù)D。，控制氣流大小，從而形成閉環(huán)，保持壓強(qiáng)穩(wěn)定：
[0053] 本發(fā)明針對將壓力傳感器與溫度傳感器的數(shù)據(jù)依據(jù)溫度補(bǔ)償算法進(jìn)行融合，計(jì)算 得到壓強(qiáng)反饋值，并將該值作為閉環(huán)控制的實(shí)際反饋值。本發(fā)明通過引入了溫度傳感器，將 其加入到閉環(huán)中，對反饋壓力進(jìn)行補(bǔ)償，從而減小了壓力傳感器溫漂對閉環(huán)的影響，很好 解決了氣相色譜儀的氣路控制精度問題，同時(shí)也降低了氣相色譜儀的成本問題。
【附圖說明】
[0054] 圖1本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0055] 圖2本發(fā)明實(shí)施例中系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056] 本發(fā)明包括：PID控制器、溫度傳感器、電磁閥和壓力傳感器。PID控制器通過AD 轉(zhuǎn)換芯片與溫度傳感器和壓力傳感器的輸出管腳連接，通過PWM控制模塊與電磁閥連接。 該系統(tǒng)所包含的PID控制器、一個電磁閥、一個溫度傳感器和一個壓力傳感器，構(gòu)成一個閉 環(huán)，保證壓強(qiáng)的實(shí)時(shí)精確調(diào)節(jié)。具體系統(tǒng)框圖如圖1所示。
[0057] 本發(fā)明將壓力傳感器與溫度傳感器的數(shù)據(jù)依據(jù)溫度補(bǔ)償算法進(jìn)行融合，計(jì)算得到 壓強(qiáng)反饋值，并將該值作為閉環(huán)控制的實(shí)際反饋值，溫度補(bǔ)償算法具體如下。
[0058] 1)溫度傳感器建模，根據(jù)溫度傳感器的特性，得到：
[0060] 其中T_為當(dāng)前溫度值；VT_為當(dāng)前溫度傳感器電壓值；Vt。為0°時(shí)溫度傳感器電 壓值；dT dv為溫度與電壓的比例系數(shù)。通過兩點(diǎn)校準(zhǔn)，可以得到Vt。與dTdv的值。
[0061] 2)壓力傳感器建模，根據(jù)測量壓強(qiáng)以及溫度對壓力傳感器輸出電壓的影響，其模 型如下：
[0064] 其中VP_為當(dāng)前的壓