一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器

文献发布时间：2023-06-19 13:46:35

技术领域

本发明涉及实验室控制器技术领域，具体为一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器。

背景技术

实验室送排风变风量控制器用于实现实验室送排风阀门的变风量自动控制，从外部接收0～10V的直流电压信号后，转换成目标风量，由算法通过执行器对通风管道的阀门开度进行控制，从而达到目标风量。

现有技术中，采用PID算法实现自动化控制，PID算法流程为通过接收外部控制器发送过来的风量信号(0-10V电压信号转换为风量值)，作为目标值，进行PID计算后，控制通风管道的阀门开度调整总风量使得流过管道的风量达到所需要的风量。

但是在现有技术中，PID自动控制算法具有依赖于特定模型的特点，即在一个实验室通风管道环境下调试可用的参数无法适用于另一个实验室环境中，这样的特点导致需要对每一个通风管道都需要进行参数的调试，大大增加了工程人员的工作量，并降低了实验室环境的一致性。

所以我们提出了一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器，以解决上述背景技术提出的在一个实验室通风管道环境下调试可用的参数无法适用于另一个实验室环境中，这样的特点导致需要对每一个通风管道都需要进行参数的调试，大大增加了工程人员的工作量，并降低了实验室环境的一致性的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器，包括通风管道、控制器、压差传感器、驱动电机和转动杆，所述通风管道的顶部与控制器的底部活动安装，所述通风管道的一端底部与压差传感器的顶部固定连接，所述通风管道的顶部固定连接有固定板，所述固定板的顶部与驱动电机的底部固定连接，所述驱动电机的底部与转动杆的顶部固定连接，所述转动杆的一侧固定连接有阀门，所述控制器包括控制器本体、弧形盖板、风机和提杆，所述控制器本体的两端对称开设有若干个散热槽，所述控制器本体的两端对称固定连接有防护壳，所述控制器本体的顶部两端固定连接有连接杆，所述连接杆的底部与风机的顶部固定连接。

优选的，所述通风管道的一端固定安装有入风管，所述通风管道的另一端固定安装有出风管。

优选的，所述压差传感器的一端固定连接有连接线，所述连接线的顶部与控制器本体的一侧活动安装。

优选的，所述控制器本体的顶部与提杆的底部固定连接，所述控制器本体的底部与弧形盖板的顶部固定连接，所述弧形盖板的两端对称设置有螺栓。

优选的，所述控制器本体的前侧对称活动连接有调节杆，所述控制器本体的前侧固定连接有显示屏，所述控制器本体的后侧固定连接有电流显示器。

优选的，所述控制器本体的后侧底端固定连接有接口，所述控制器本体的后侧一端开设有连接孔。

优选的，所述控制器本体的两端对称固定连接有八个固定块，所述固定块的顶部螺纹连接有螺纹杆。

一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器的使用方法，包括以下步骤：

S1、开始，初始化参数。

S2、测量k时刻的输出变量实际值，即控制的通风管道压差传感器的压差后转换为风量值。

S3、接收从外部控制器传递过来的风量信号，并转换为风量值。

S4、与输出目标值比较，更新k时刻输入变量偏差。

S5、计算并更新k-1时刻输入变量，即管道的风量值，及其变化量和伪偏导数。

S6、根据伪偏导数辨识算法估计第k时刻的伪偏导数。

S7、根据控制律算法计算控制系统驱动量，即对通风管道的阀门进行控制，k时刻结束。

优选的，根据步骤S1-S7循环计算，使得控制器动态地控制系统输出值趋近于目标值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用了无模式自适应算法对实验室管道送风排风风量进行自动化地控制，无模式自适应算法通过对受控系统输入输出数据进行计算并产生合理的系统驱动量，使得系统输出值趋近于目标值；

2、本发明基于无模型自适应算法的控制器具有不依赖于模型易于实现、在线自适应、控制过程平稳且效果良好的优点，具有较强的实用性；

3、本发明的控制器抗干扰性强、响应快、通用性强，不需要针对某一过程进行控制器参数进行调整。

4、本发明在对现场中的一个实验室的通风管道调试完成后，可将参数应用到所有相同环境的实验室通风管道的控制器上，减少了工程人员的工作负担。

附图说明

图1为本发明一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器的立体图；

图2为本发明一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器的仰视结构示意图；

图3为本发明一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器的部分剖视图；

图4为本发明一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器的结构示意图；

图5为本发明一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器的后侧结构示意图；

图6为本发明一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器的控制系统流程图。

图中：

1、通风管道；2、出风管；3、入风管；4、控制器；5、连接线；6、压差传感器；7、固定板；8、驱动电机；9、转动杆；10、阀门；41、控制器本体；42、连接杆；43、提杆；44、风机；45、显示屏；46、调节杆；47、弧形盖板；48、电流显示器；49、接口；50、螺栓；51、连接孔；52、防护壳；53、散热槽；54、固定块；55、螺纹杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1-5所示：一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器，包括通风管道1、控制器4、压差传感器6、驱动电机8和转动杆9，通风管道1的顶部与控制器4的底部活动安装，通风管道1的一端底部与压差传感器6的顶部固定连接，通风管道1的顶部固定连接有固定板7，固定板 7的顶部与驱动电机8的底部固定连接，驱动电机8的底部与转动杆9的顶部固定连接，转动杆9的一侧固定连接有阀门10，控制器4包括控制器本体41、弧形盖板47、风机44和提杆43，控制器本体41的两端对称开设有若干个散热槽53，控制器本体41的两端对称固定连接有防护壳52，控制器本体41的顶部两端固定连接有连接杆42，连接杆42的底部与风机44的顶部固定连接，通风管道1的一端固定安装有入风管3，通风管道1的另一端固定安装有出风管2，压差传感器6的一端固定连接有连接线5，连接线5的顶部与控制器本体41的一侧活动安装，控制器本体41的顶部与提杆43的底部固定连接，控制器本体41的底部与弧形盖板47的顶部固定连接，弧形盖板47的两端对称设置有螺栓50，控制器本体41的前侧对称活动连接有调节杆46，控制器本体41的前侧固定连接有显示屏45，控制器本体41的后侧固定连接有电流显示器48，控制器本体41的后侧底端固定连接有接口49，控制器本体41的后侧一端开设有连接孔51，控制器本体41的两端对称固定连接有八个固定块 54，固定块54的顶部螺纹连接有螺纹杆55。

本实施例的工作原理：通风管道1在使用时，将通风管道1的一端通过入风管3和实验室的外部相连，通风管道1的另一端通过出风管2和实验室的内部相连，使控制器4对通风管道1内的空气进行控制，便于对实验室内进行送排风，压差传感器6将入风管3外侧的压值转化为电信号，并且通过连接线5传输给控制器4，控制器4再对驱动电机8进行控制，驱动电机8控制底部的转动杆9和阀门10转动，控制通风管道1的阀门10开度调整总风量使得流过管道的风量达到所需要的风量，压差传感器6和驱动电机8可以实现实时调整阀门10的开度，控制器本体41两侧的散热槽53和顶部的风机 44将热量吹走，加快了控制器4散热的效果，同时在控制器本体41的两端增加防护壳52，防护壳52对控制器本体41进行防护，避免实验室内危险气体等对控制器4的危害，控制器本体41底部的弧形盖板47可以通过螺栓50固定在通风管道1的顶部，方便安装和拆卸，再通过调节杆46、电流显示器48 以及显示屏45对控制器4进行调试，上述步骤调试完成后，可将此控制器4 的参数应用在所有相同环境的实验室通风管道1，保证实验室环境的一致性，节约调试人员的工作量。

实施例2

根据图6所示，一种基于无模式自适应控制的实验室送排风变风量控制器的使用方法，包括以下步骤：