[其他]仿人智能溫度控制器

無效

• 申請號: 87200302
• 申請日: 1987-01-13
• 公開（公告）號: CN87200302U
• 公開（公告）日: 1987-12-02
• 發明（設計）人: 張永生;謝萬福;白美卿;高富強
• 申請（專利權）人: 宜昌市無線電廠;重慶大學
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22
• 代理公司: 電子工業部專利服務中心
• 代理人: 田衛平,王海

本實用新型是一種用于高精度控制的溫度控制儀器。

目前，國內外的控制器普遍采用的是調節理論（PID），它有一個不可避免的弱點，就是調節系統的穩定性、準確性、快速性、魯棒性之間難以兼顧。它是以控制對象為主要研究對象，通過研究對象的特征，測試對象的方法，去尋找和計算被控制對象的數學模型，用這個數學模型去設計和尋找控制規律和控制器，或整定其控制參數（如PID的P、T_t、T_d），數學模型的精確與否，直接影響著控制品質，由于工業對象的情況很復雜，不容易獲得精確的數學模型，許多情況下只能近似表示，所以實際控制效果不夠理想，而對比較復雜的對象甚至不能實現有效的控制。因此許多專家認為，現代控制理論在一些工業自動控制中是無效的。

本實用新型的目的在于采用一種新的控制理論，以微型計算機作為硬件基礎，仿照人的學習、推理、知識積累和經驗應用的能力，不依賴于被控對象的數學模型，克服穩定性、準確性、快速性、魯棒性之間難以兼顧的矛盾，對溫度實現高精度控制。

圖1為仿人智能溫度控制器方框圖。

1－輸出及報警顯示，2－數字顯示，3－打印機，

4_a、4_b、4_c、4_d－四路溫度變送器，5－輸入鍵盤，

6－多功能觸發器，7－可控硅，8－電加熱設備

圖2為溫度變送器原理圖。

圖3為模／數和數／模轉換器原理圖。

本實用新型的構成如圖1所示。主要由溫度變送器、模／數和數／模轉換器（即A／D和D／A）、微型計算機、多功能觸發器、打印機及電源六部分組成。

溫度變送器的原理如圖2所示，它是由熱電偶將被控對象的溫度值轉換為直流電信號，經該變送器放大為0－10V，然后送A／D和D／A轉換器。A／D和D／A轉換器的原理如圖3所示，轉換器為多路模擬轉換，可模／數轉換、數／模轉換，并能檢測和報警。熱電偶輸入信號正端接溫度送變器a點，負端接b點，經溫度變送器將被測溫度信號轉換成直流毫伏信號，此信號與零點調整電路中的冷端補償電阻上的電勢迭加后輸入到主放大器U50的同名端，經IC放大后，輸入到由BG201、BG202構成的功率放大器，產生4－20mA電流，該電流流經其發射極上50Ω電阻轉換成200－1000mV電壓反饋信號，通過R218、R219、W202加到IC的反相端。另外，BG201、BG202的集電極接到輸出電流互感器的中心抽頭上，流經BG201、BG202的4－20mA電流被10kc左右的方波電壓調制后，通過電流互感器B201耦合到次級，經過整流濾波后又轉為2－10V的電壓信號，此信號是與輸入毫伏值成比例的電壓信號。溫度變送器采用逆變器，把＋24V直流電源變換成10kc左右的方波電壓，經過變壓器耦合到次級后，再整流濾波成為供機內使用的直流電源。

微型計算機是本實用新型的心臟部分，由于計算機具有快速性、準確性、不會疲勞和記憶力強的特征，特別適用仿人智能控制。它能自動控制和檢查其它單元的工作狀態、溫度曲線的線性化、顯示、鍵參數輸入打印數據以及計算、判斷、推理等功能。

本實用新型的執行機構為多功能觸發器，執行器為可控硅，在可控硅觸發電路的設計上考慮了程序升壓電路，以便用于鉬、鎢等冷態電阻較小，不能直接采用過零觸發方式的設備。

本儀器的時鐘φ是Z80－CPU時鐘，其頻率為2MHz，此頻率經5個D觸發器分頻，即32分頻，則每位轉換頻率是64kc。本儀器采用ADC1210HD十二位高精度模／數轉換器，十二位全部轉換完只需187.5μS。由于有四個回路共用一個A／D轉換器，所以必須分時處理，從1通道到4通道循環采樣，CD4051是八通道模擬信號多路轉換器，本機中只用了四個通道，通道的轉換通過Z80－PIO受中央處理機控制。轉換成十二位數字信號的二進制碼，在計算機采樣時通過緩沖器被送到數據總線上，中央處理機再進行處理，實現顯示和控制。

本實用新型的主要優點是不依賴于被控對象的數學模型，采用Z80型微型計算機，以Z80－CPU為中央處理器。實現了高精度（誤差在0.05％以內）的溫度控制，克服了穩定性、準確性、快速性、魯棒性之間難以兼顧的矛盾。