[发明专利]水浴式灭菌器的控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种水浴式灭菌器的控制方法，其特征在于，水浴式灭菌器包括加热装置、灭菌柜和控制系统，所述控制方法应用于所述控制系统，包括：

获取设定温度曲线和柜内实时温度，其中，所述设定温度曲线表示预先设定的水浴灭菌过程中的温度控制曲线，所述柜内实时温度通过设置在所述灭菌柜内的温度传感器实时检测该灭菌柜内循环水的温度所得；

基于所述柜内实时温度和所述设定温度曲线，利用所述控制系统内置的改进自适应PID温度控制模型，确定出控制信号；

基于所述控制信号，控制所述加热装置内设置的冷却水阀门的开度或蒸汽阀门的开度；

其中，构建所述改进自适应PID温度控制模型的过程包括：构建一个频域系统模型，其中，所述频域系统模型为开环系统；为所述频域系统模型添加PID传递函数，并添加负反馈部分以形成闭环系统，进一步确定出闭环传递函数，再添加Smith预估补偿器传递函数；为添加Smith预估补偿器后的频域系统模型添加自适应律；若系统存在扰动，为自适应律添加校验函数；

构建一个频域系统模型，包括：

构建频域系统模型G_m(s)为：

X＝[x₁ x₂...x_n]^T，

K＝K_m-K_cK_p，

C＝(1 0…0)，

其中，K为总增益，K_m为系统增益，K_c为可调增益，K_p为一个调节参数，为常数；为X的一阶微分，X为状态变量，A为系统状态矩阵，b为系数矩阵，C为输出矩阵，r为输入，e为频域系统模型输出的动态方程；

为所述频域系统模型添加PID传递函数，并添加负反馈部分以形成闭环系统，进一步确定出闭环传递函数，再添加Smith预估补偿器传递函数，包括：

为所述频域系统模型添加PID传递函数G_c(s)：

其中，K_p、K_i、K_d为PID控制器的可调参数；

为所述频域系统模型添加负反馈部分以形成闭环系统，确定出闭环传递函数G_a(s)：

其中，τ_p为滞后环节，G_p(s)为被控对象的传递函数，即所述频域系统模型未受控条件下的传递函数；

为所述频域系统模型添加Smith预估补偿器传递函数G_k(s)：

为添加Smith预估补偿器后的频域系统模型添加自适应律，包括：

选取李雅普诺夫函数V(E)：

V(E)＝X^TPX+λK²,λ＞0，

其中，λ为任意正常数系数,P为对称正定矩阵；

对李雅普诺夫函数V(E)沿频域系统模型G_m(s)的轨线对时间t求导，得到：

取时，得到自适应律。

2.根据权利要求1所述的水浴式灭菌器的控制方法，其特征在于，取时，得到自适应律，包括：

添加一个κ类函数，使得用于限制的上下界，得到自适应律

取Pb＝(μ,0,……,0)^T，自适应律为：

其中，自适应律即可调增益K_c这个参数取为自适应调节时的函数。

3.根据权利要求2所述的水浴式灭菌器的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

取自适应律为：

4.根据权利要求3所述的水浴式灭菌器的控制方法，其特征在于，若系统存在扰动，为自适应律添加校验函数，包括：

若系统存在扰动，频域系统模型G_m(s)更新为：

其中，ω为扰动；

为自适应律添加校验函数ξ：

其中，γ为抑制系数，Q为一个正定函数。