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【吉时利讲堂】利用2510-AT型自动调谐温度控制源表自动优化热电制冷器PID系数

高工
2012-05-18 22:38:34    评分

概述

许多热电制冷器(TEC)控制器采用PI或PID(比例、积分、微分)环路实现温度控制。虽然这些环路可以提供精密的温度控制,但却要求适当的P(比例)、I(积分)、D(微分)值。在很多情况下,这些P(比例)、I(积分)、D(微分)值是通过试验和误差来确定的,不仅耗时、有难度,而且所需时间可能比温度设置时间还要长。在生产测试环境中,如果必须在常规基础上对几个温度设定点或几个不同器件进行评估,那么,这将难上加难。

什么是自动调谐算法[1]

2510-AT型自动调谐温度控制源表[2]温度控制环路采用自动调谐方法,可以自动确定热电制冷器器件的P(比例)、I(积分)、D(微分)的恰当值。对于每个期望的系统设定点,都将履行一次自动调谐过程。2510-AT自动调谐算法[3]将电压阶跃函数用于热电制冷器或珀耳帖效应器件。然后,抽取来自系统温度相应的信息,并用于改进的Ziegler-Nichols调谐技术,提供两个PID系数集合。一个集合是为最小温度超调量而优化,另一个集合为最小设定时间而优化。可以根据测试要求或器件限制,从两个集合中选择使用。如果需要的话,对系统响应进行微调时,还可以把这些数字用作起始点。

2510-AT型自动调谐温度控制源表的自动调谐算法假设:在珀尔帖电压下,系统对阶跃函数的响应是温度以指数形式上升:

Tsystem= Tinitial ,t < tLag

Tsystem= Tinitial+ Tstep (1–e–(t–tLag)/Tau),t≥tLag

可以绘制成以下图形:

 

利用2510-AT型自动调谐温度控制源表自动优化热电制冷器PID系数

图1 Ziegler-Nichols调谐算法的温阶

在这种情况下,温阶表现为正数,但它可能是一个负的阶跃。对于大部分热电制冷器(珀尔帖)激光二极管和夹具来说,指数响应是常见的。不同数学模型的温度响应将对故障(或者不可预知的结果)进行自动调谐。一旦从电压阶跃响应中的采样数据中提取tLag和Tau时间,就可以计算出调谐常数。




关键词: 吉时     讲堂     利用     2510-AT     自动     调谐     温度    

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