[发明专利]一种温度控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度控制技术，尤其是涉及一种温度控制系统。 

背景技术

现有的脉冲式温度控制系统一般包括控制器、脉冲信号发生器、驱动器、加热装置及输出传感器，控制器的输出端与脉冲信号发生器的输入端连接，脉冲信号发生器的输出端与驱动器的输入端连接，驱动器的输出端与加热装置的输入端连接，加热装置的输出端与控制对象连接，输出传感器的输入端与控制对象连接，输出传感器的输出端与控制器的输入端连接。其工作原理是：控制器的输入端接入目标温度值，输出传感器实时监测控制对象的温度并生成实时温度反馈信号传输给控制器，控制器将温度反馈信号转换为反馈温度值，并将反馈温度值和目标温度值进行比较，根据两者之间的误差生产控制信号驱动脉冲信号发生器生成相应的脉冲控制信号，实时调整控制对象的温度使其与目标温度值保持一致。 

温度控制系统通常是为标称的控制对象而设计的，该标称控制对象中假设有定常的参数。在脉冲式温度控制系统中，对温度的控制是通过调整控制信号的占空比，也就是脉冲控制信号的导通时间与周期的比率来实现的。在控制对象的满度水平（即导通时间期间内传送到加热装置的功率）下，占空比的大小决定了功率的高低。在通常情况下，脉冲信号发生器提供给加热装置的脉冲控制信号可以准确地生成。然而，满度水平的变化及控制对象参数的变化，都是对整个温度控制系统的扰动。如果扰动比控制对象的动力学特性要慢得多并且控制对象的变化很小，那么通常情况下温度控制系统能够纠正由这个变化引起的误差，并有效地减少其影响。然而，如果这个变化很大，那么就会在温度控制系统中产生一个显著的扰动，而如果这个变化很快，即使其很小，也会成为温度控制系统的噪声。虽然对于扰动，增加温度控制系统的鲁棒性可以提高其稳定性，或者压窄温度控制系统的带宽也会让其对系统噪声不敏感，然而所有这些方法都会导致温度控制系统的控制性能的恶化。在需要精确控制的温度控制系统中，需要将控制对象的变化控制在小范围内。然而，为了使 变化较小，除了降低控制对象对影响因素的敏感性以外，还需要高精密的驱动源（驱动器和加热装置），高精密的驱动源和对影响因素不敏感的鲁棒控制对象增加了系统成本，而且有时根本不存在满足要求的高精度的驱动源。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不需采用高精密的驱动源，即可实现对控制对象温度的高精度控制的温度控制系统。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种温度控制系统，包括控制器、脉冲信号发生器、驱动器、加热装置和输出传感器，所述的控制器与所述的脉冲信号发生器连接，所述的驱动器与所述的加热装置连接，所述的脉冲信号发生器与所述的驱动器连接，所述的脉冲信号发生器和所述的加热装置之间设置有用于提取所述的加热装置的电压信号和电流信号的摄动传感器，所述的摄动传感器分别与所述的加热装置和所述的脉冲信号发生器连接。 

所述的脉冲信号发生器设置有PWM控制信号输出端，所述的脉冲信号发生器的PWM控制信号输出端与所述的驱动器连接。 

所述的脉冲信号发生器由脉冲控制模块和脉冲信号生成模块组成，所述的脉冲信号生成模块包括周期寄存器、周期计数器、导通时间寄存器、导通时间计数器、负载控制逻辑模块和信号控制逻辑模块，所述的脉冲控制模块的信号输出端分别与所述的周期寄存器的信号输入端和所述的导通时间寄存器的信号输入端连接，所述的周期寄存器的信号输出端分别与所述的周期计数器的信号输入端和所述的信号控制逻辑模块的信号输入端连接，所述的导通时间寄存器的信号输出端分别与所述的导通时间计数器的信号输入端和所述的信号控制逻辑模块的信号输入端连接，所述的周期计数器的信号输出端分别与所述的负载控制逻辑模块和所述的信号控制逻辑模块连接，所述的导通时间计数器的信号输出端与所述的信号控制逻辑模块连接。