[发明专利]气敏材料表征微悬臂梁温控装置及系统

权利要求书

1.一种气敏材料表征微悬臂梁温控系统，其特征在于：包括气敏材料表征微悬臂梁温控装置、基于长短期记忆网络的帕尔贴温控建模方法和基于粒子群的温控方法，

所述气敏材料表征微悬臂梁温控装置包括腔体，所述腔体两对侧壁外均设有帕尔贴模块，两个所述帕尔贴模块用于使腔体壁与腔体内的气体之间进行热传递，所述腔体内设有微悬臂梁气体传感器和温控系统，所述微悬臂梁气体传感器用于对腔体内的气敏材料进行表征分析，所述温控系统与所述帕尔贴模块连接并通过控制帕尔贴模块的工作状态实现对腔体内的测试环境温度的控制，所述帕尔贴模块外侧设有散热模块，所述散热模块用于与帕尔贴模块进行热交换，所述腔体上设有帕尔贴模块的两对侧壁内侧分别设有进气口和出气口，所述进气口用于导入腔体内的气体，所述出气口用于排出腔体内的气体；

所述基于长短期记忆网络的帕尔贴温控建模方法用于对所述气敏材料表征微悬臂梁温控装置中的温控系统进行系统模型建立，在不依赖于热学分析的基础上建立LSTM帕尔贴温控网络模型，包括构建初始化的LSTM帕尔贴温控网络模型，将系统控制量序列作为训练集输入初始化的LSTM帕尔贴温控网络模型；利用损失函数均方误差和Adam优化方法对初始化的LSTM帕尔贴温控网络模型中的所有参数进行训练，得到训练完成的LSTM帕尔贴温控网络模型；

所述基于粒子群的温控方法以所述LSTM帕尔贴温控网络模型为对象，对所述气敏材料表征微悬臂梁温控装置中的微控制器的参数进行优化，优化的部分包括微控制器中的比例系数、积分系数和微分系数，具体过程为：

设定目标温度并使用PID控制器对LSTM帕尔贴温控网络模型的输出值进行控制，其中PID控制器的参数由粒子群算法中每个粒子的位置信息决定；

利用LSTM帕尔贴温控网络模型在PID算法控制下的输出序列计算时间乘误差积分准则值其中t为时间，e(t)为LSTM帕尔贴温控网络模型输出量与目标值之间的差值；

每个粒子位置信息代表着一组PID控制参数，改进的粒子群算法进行迭代搜索，直到ITAE的值达到预设阈值将此时的PID控制参数组合作为最适合LSTM帕尔贴温控网络模型的PID控制参数组合。

2.根据权利要求1所述的气敏材料表征微悬臂梁温控系统，其特征在于：所述LSTM帕尔贴温控网络模型包括LSTM单元层、至少一个全连接层和激活函数层，

所述LSTM单元层的下一层为全连接层，所述LSTM单元层后有包括全连接层之间权重信息和激活函数的全连接层输出序列，每个所述全连接层后均有所述激活函数层。