[发明专利]一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法

说明书

本发明涉及过程控制领域，具体地说是一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，设计前馈环境温度补偿控制器，并整定前馈环境温度补偿控制器的控制参数；采集炉体外壁温度作为前馈环境温度补偿控制器的输入，得到前馈环境温度补偿控制器的输出值；设计炉温PID控制器，并整定炉温PID控制器的控制参数；计算温度控制偏差作为PID控制器输入，得到PID控制器的输出值；将PID控制器的输出值与前馈环境温度补偿控制器的输出值叠加，输出温度控制信号，按照温度控制目标控制炉内温度的变化。本发明提高了炉温控制系统的控制精度,从而降低使用该类仪器进行热分析实验的失败率。

技术领域

本发明涉及过程控制领域，具体地说是一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法。

背景技术

差示扫描量热仪是一种用于测量样品在一定气氛及程序控温下，样品端与参比端热流差随温度或时间的变化关系的热分析科学仪器，能定量测定多种热力学参数，广泛应用于材料、食品的研发、性能检测与质量控制。其程序控温包括线性升温、降温、恒温三种控制方式。

在使用仪器进行热分析实验时，测定的热力学参数只有在差示扫描量热仪的炉体温度控制曲线线性度良好的条件下，才是准确有效的。由于热传导作用存在，炉体温度容易受到仪器所处环境的温度影响，严重情况下将直接导致控温曲线抖动幅值过大，热分析实验失败。现有的差示扫描量热仪均不对环境温度干扰进行补偿，当环境温度变化显著时，炉体温度控制曲线将出现明显抖动，控制效果不佳。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，解决了差示扫描量热仪在程序控温过程中由环境温度变化所引起的扰动抑制问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种带有环境温度补偿的差示扫描量热仪程序控温方法，包括以下过程：

步骤1：设计前馈环境温度补偿控制器G_f(s)，并整定前馈环境温度补偿控制器G_f(s)的控制参数；

步骤2：采集炉体外壁温度作为前馈环境温度补偿控制器G_f(s)的输入，得到前馈环境温度补偿控制器G_f(s)的输出值；

步骤3：设计炉温PID控制器，并整定炉温PID控制器的控制参数；

步骤4：根据炉内温度设定值和炉内温度测量值计算温度控制偏差e(k)作为PID控制器输入，得到PID控制器的输出值；

步骤5：将PID控制器的输出值与前馈环境温度补偿控制器G_f(s)的输出值叠加，输出温度控制信号，按照温度控制目标控制炉内温度的变化。

在差示扫描量热仪的炉体外壁设置温度传感器，用于采集炉体外壁温度。

所述温度传感器为多个。

所述炉体外壁温度为对多个温度传感器测量结果进行加权平均得到的平均值。

所述前馈环境温度补偿控制器G_f(s)为：

其中，K_f为静态增益参数，T₁为超前时间参数；T₂为滞后时间参数。

所述前馈环境温度补偿控制器G_f(s)的输出值为：