[发明专利]一种基于双闭环PID算法的流体混合控制系统

权利要求书

1.一种基于双闭环PID算法的流体混合控制系统，其特征在于，包括微控制器模块、电源管理模块、管理控制模块、输出驱动模块、输出反馈模块；所述微控制器模块分别连接电源管理模块、管理控制模块、输出驱动模块、输出反馈模块；

电源管理模块：主要为控制电路和驱动电路提供不同规格的电源，其中控制模块采用3.3V的高稳定度电源，驱动模块提供12V大功率电源；

管理控制模块：主要用于整个控制模块的具体操作，包括PID系数设置，驱动模块的启动/停止操作，控制数据上传；

微控制器模块：整合系统的核心，主要用于封装整个PID算法，控制整个驱动处理，传感器信号处理功能；

输出驱动模块：主要提供大电流驱动控制模块，主要用于控制电磁阀，直流泵液体流速装置；

输出反馈模块：主要提供3组角动量传感器，3组单总线类型温度传感器接口，并在MCU中集成对应传感器的驱动，以及用户接入可以直接使用；

所述PID算法包括：

闭环一：

利用温度传感器测出实际输出水的温度，利用PID算法进行反馈调节，再根据用户的需求的水温计算电磁阀的控制电压值，利用温度反馈修正电磁阀的控制电压值的有效值；

闭环二：

根据流量传感器测得的数据，计算出通过水泵的流量以及水泵两端的电压，再利用流量传感器测出的实际值进行反馈，修正输出热水流量的实际值；

所述PID算法具体为：

Q₁T₁+Q₂T₂＝QT

其中Q1为热水的流量，T1为热水温度，Q2为冷水流入流量，T2为冷水温度；Q为流出流量，T为流出温度；由比例混合得：

假设通过水泵两端的电压与通过水泵的流量成正比，即：

其中K_U为比例系数；

则有即：令M为定值；

则有U(T₁,T₂,T)＝MK(T₁,T₂,T)，其中所以

已知实际测出温度为T_(t)，根据PID原理得到的反馈量为：

e(t)＝T_r(t)-T(t)

将上式的模糊化控制数字化处理之后可得：

ΔT(k)＝k_pt[e(k)-e(k-1)]+k_ite(k)+k_dt[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]

式中：k_it＝k_pt/T_pt；k_dt＝k_pt/T_dt其中，T为采样周期，k为序列号，

则输出修订后的理论温度值为：

推出理论温度所计算出的理论热水流量值为：

根据相同的原理，所得到实际控制输出的流量为：

实际输出的流量为Q₁(k)且得实际的电压值U(k)为：