用于半导体制冷器快速加热/制冷系统的复合控制方法

摘要

一种用于半导体制冷器快速加热/制冷系统的复合温度控制方法，属于自动化技术领域。本发明根据半导体制冷器温控对象的模型特性，在温控系统中引入包括前馈、反馈及Bang－Bang控制在内的复合控制方法，控制初期采用Bang－Bang控制，当偏差小于门限值时，切换到“前馈+变结构PID”控制方式。前馈、反馈及Bang－Bang控制分别采用前馈控制器、反馈控制器实以及Bang－Bang控制器实现。前馈控制与Bang－Bang控制实现快速跟踪，反馈控制为一种变结构PID控制，与前馈控制相配合，加快升降温速率，抑制干扰以及减小跟踪误差。本发明概貌见说明书摘要附图。在降低36％上升时间的同时减少了80％的超调量，实现了半导体制冷器快速、准确的升降温控制。

主权项

1、一种用于半导体制冷器快速加热/制冷系统的复合控制方法，其特征在于：根据半导体制冷器温控对象的模型特性，在温控系统中引入包括前馈、反馈及Bang-Bang控制在内的复合控制方法，控制初期采用Bang-Bang控制，当偏差小于某一门限值时，切换到“前馈+变结构PID”控制方式，前馈、反馈及Bang-Bang控制分别采用前馈控制器、反馈控制器实以及Bang-Bang控制器实现：所述的Bang-Bang控制器是一个开环控制器，控制器始终输出加热或制冷所需的最优工作电压来获取最快的升降温速率；所述的前馈控制器是一个跟踪控制器，根据系统模型特性，前馈控制器求取当前环境温度下，达到期望的设定温度所需的控制量，并在控制初期就施加给控制对象；所述的反馈控制器是一种变结构PID控制，变结构PID控制过程中，误差最大时，施加比例作用来加快系统响应速度；误差较大时，引入微分作用来抑制系统超调；误差较小时，引入积分作用，构成完整的PID控制来消除稳态余差；其中：$u=\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{Bang}-\mathrm{Bang},}\left|e\right|>ϵ\\ u_{\mathrm{Feedforward}}+u_{\mathrm{Feedback},}\left|e\right|\le ϵ\end{array}\right.$ 当控制偏差小于门限值ε时，由Bang-Bang控制切换到“前馈+反馈”复合控制，切换门限值ε由试验来整定。