[发明专利]数模结合的高精度控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动控制技术，具体来说是一种利用数字控制与模拟控制相结合的自动控制技术。

背景技术

目前，随着数字电路的发展和进步，自动控制系统已经从模拟控制系统发展到数字控制系统。数字控制系统是以数字控制器为控制核心，通过编写的控制程序完成特定的控制算法对执行机构进行控制，以实现对被控制对象的有效控制和调节。数字控制器与模拟控制系统的模拟调节器相比，具有如下优点：

1、由于计算机运算速度快，可以用一台数字控制器控制多个回路，实现一级多用。

2、通过程序控制，控制算法灵活，便于在线修改控制方案。

3、利用程序比硬件算法电路可靠性高。

4、数字信号受环境和人为因素影响小。

5、便于与计算机等其他设备通信连接，实现控制、管理与通信相结合。

对于复杂控制系统由于控制点和控制回路多，为便于统一监控和管理，通常将计算通过通信接口整合入自动控制系统，例如DCS控制系统(DIstributed Control System，分散控制系统)，它是计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯功能。

温度控制系统是常见的自动控制系统。基于数字控制技术的上述优势，以及为便于管理和监控的需要，目前暖通自动温度控制系统基本都是采用数字控制器的自动控制系统。目前国内暖通自动控制行业应用较多的DDC数字控制器，主要以西门子、霍尼威尔、江森进口或合资产品为主，具有工作可靠、使用方便的特点，但价格不菲。这些产品在控制一般舒适性环境温度及对控制温度精度要求不高(±0.3℃以下)的系统中，能够比较好地达到控制目的，满足用户要求。然而，在一些特殊场所，如用于计量的检定室、科研检测实验室、精密制造车间等对温度控制要求高，如达到±0.1℃精度等级要求的环境中，数字控制器则出现满足不了控制精度要求的情况，往往需要增加设备，编制复杂的控制软件(如采用数值逼近法)来提高控制精度，一方面费时费工成本上升，另一方面，这些近年来出现的DDC控制软件在高精度控制中应用案例少，经验积累不多，实际控制效果仍不理想，如江森产品在国内的应用中，精度没有超过±0.3℃以上，在接近±0.2℃时，还出现控制回路振荡不稳定的情况，无法满足高精度控制要求。

数字控制器是基于微处理机的数字控制方式，是一种采样(离散)控制系统，控制算式为：

u(k)=kpe(k)+KPθTIΣi=0Ke(i)+kP+TDθ[e(k)-e(k-1)]]]>

式中，u(k)-调节器输出

θ-采样周期

k-采样时刻

k_p-调节器的放大系数

-积分系数

-微分系数