空间臭氧浓度控制方法技术

本发明专利技术公开了空间臭氧浓度控制方法，属于臭氧控制算法技术领域。本发明专利技术包括：静态损耗测量、测量控制裕度、调整PID输出上标定值、上调静态损耗、控制PID算法的实际输出和模糊控制PID参数；控制算法以自适应算法为核心，允许控制裕度一定程度自由波动，提高控制算法对于环境的适应程度和反应时间；通过双闭环控制为执行算法，一方面快速针对环境臭氧浓度快速反应，另一方面增强对于输出浓度的控制程度；通过静态损耗的计算和调整，提高控制算法对于环境的适应程度，提供臭氧浓度的控制的精确程度；通过模糊控制算法控制不精确的参数，增强算法的鲁棒性；通过死区检测的设置，提高控制算法对于浓度控制的准确度。算法对于浓度控制的准确度。算法对于浓度控制的准确度。

【技术实现步骤摘要】
空间臭氧浓度控制方法


[0001]本专利技术涉及臭氧控制算法
，具体为空间臭氧浓度控制方法。

技术介绍

[0002]臭氧是一种强氧化气体，广泛应用于医学、农业、餐饮业、杀菌消毒等，臭氧具有特殊的化学性质：在空气中，臭氧浓度低时臭氧分解速度很快，随臭氧浓度升高，臭氧分解速度变慢，臭氧的产生方式也有很多，其中针对电晕放电制取臭氧存在很多问题；
[0003]臭氧分解速度与臭氧发生器的出口浓度相关，而臭氧机的出口浓度和机器所用气源的洁净度紧相关，洁净度包括含油量、空气露点等，臭氧机的出口浓度与机器的冷却水温、气源温度、电网网压、机器所处空间温度都有关联，机器的出口浓度是时变量，因设计控制器时不可能把所有相关量都加以采集和计算，即使将所有相关量加以计算，所列方程也是超越方程，难以解出结果；
[0004]现有算法控制臭氧浓度时仅采集空间中的臭氧浓度，这要求控制参数反应速度快，当采样的臭氧浓度变化时能迅速反应，输出参数迅速更新，这导致对PID执行时间要求控制周期短；但臭氧浓度是大滞后量，前级执行器调节后，需要很长时间才能采样到参数变化，所以经常发生，当调整器发现输出过调试时，实际已经发生了严重超调，当采样到欠调整时，已经严重欠调；另一方面，空气中臭氧半衰期与当前空间浓度负相关，成非线性关系；所以按照传统控制方法，控制量会发生大范围上下震动，无法满足要求；
[0005]空间臭氧浓度跟多种参量，如：环境温度、环境湿度、环境洁净度、臭氧机出气温度、工作压力、气源温度、气源湿度、冷却水温度等变化相互关联，难以建立特定模型，现有的控制算法勉强调到了稳定参数，随着时间积累，该控制参数会发生严重畸变，导致控制失控。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供空间臭氧浓度控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：空间臭氧浓度控制方法，该控制方法包括：
[0008]S100：静态损耗测量；
[0009]S200：计算控制裕度；
[0010]S300：通过控制PID输出值标定系数调整PID输出上标定值；
[0011]S400：上调静态损耗；
[0012]S500：模糊控制PID参数；
[0013]S600：控制PID算法的实际输出。
[0014]所述静态损耗测量包括：开启进气阀，关闭高压电源输出，将环境中的臭氧浓度清零，当臭氧浓度小于测量低值，开启臭氧高压电源输出，设定所述臭氧高压电源输出为最小
输出值，通过测量臭氧浓度的运行趋势获得静态损耗，多次静态损耗测量取平均值后输出；
[0015]臭氧会跟空间的微尘作用、跟管道、环境中物品作用从而发生损耗、空间中的空气流动或气体泄漏也会造成损耗，空间大小与损耗成正比，因为环境空间的损耗即为静态损耗，静态损耗在空间布置确定时是几乎不变的，当臭氧输入量为静态损耗，臭氧通入环境中后，未发生臭氧浓度上升的最大值，环境浓度在24小时内不发生明显上升；当臭氧输入量超过静态损耗，环境臭氧浓度具有稳定的上升趋势；
[0016]所述静态损耗测量的具体计算方式包括：
[0017]S101：计算单位时间浓度差：
[0018][0019]其中,c
MeasureErr
表示浓度差，c
Pre
表示当前采样浓度，c
Last
表示单位时间上一次采样浓度；
[0020]S102：当浓度差小于浓度差下限，如果下计数器值小于下计数最大值，则下计数器值加一；
[0021]n
MeasureLow
＝n
MeasureLow
+1，n
MeasureLow
<N
MeasureLower
且c
MeasureErr
<C
ErrLower
[0022]其中，n
MeasureLow
表示下计数器值，N
MeasureLower
表示下计数最大值，C
ErrLower
表示浓度差下限，N
MeasureLower
与C
ErrLower
为固定阈值；
[0023]当浓度差小于浓度差下限，如果下计数器值大于等于下计数最大值则判断当前输出浓度过低，清零趋势计数器，增大高压电源输出：
[0024][0025]n
MeasureLow
≥N
MeasureLower
且c
MeasureErr
<C
ErrLower
[0026]其中，n
MeasureUp
表示上计数器值，n
MeasureZero
表示无变化计数器值，n
MeasureLow
表示下计数器值，o
Pre
表示高压电源输出，O
Upper
表示输出功率调整步长，P表示最大功率的控制精度；
[0027]S103：当浓度差大于等于浓度差下限，且浓度差小于等于浓度差上限，如果无变化计数器值小于无变化计数最大值，则无变化计数器值等于无变化计数器值加上上计数器值，上计数器值清零，无变化计数器加一；
[0028][0029]n
MeasureZero
<N
MeasureZero
且C
ErrLower
≤c
MeasureErr
≤C
ErrUpper
[0030]其中，N
MeasureZero
表示无变化计数最大值，C
ErrUpper
表示浓度差上限，N
MeasureZero
与C
ErrUpper
为固定阈值；
[0031]当浓度差大于等于浓度差下限，且浓度差小于等于浓度差上限，如果无变化计数器值大于等于无变化计数最大值，则判断当前输出浓度过低，清零趋势计数器，增大高压电源输出：
[0032][0033]n
MeasureZero
≥N
MeasureZero
且C
ErrLower
≤c
MeasureErr
≤C
ErrUpper
；
[0034]S104：当浓度差大于浓度差上限，如果上计数器值小于上计数器值最大值，则上计数器值加一：
[0035]n
MeasureUp
＝n
MeasureUp
+1，n
MeasureUp
<N
MeasureUpper
且c
MeasureErr
>C
ErrUpper
[0036]其中，N
MeasureUpper
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空间臭氧浓度控制方法，其特征在于：该控制方法包括：S100：静态损耗测量；S200：计算控制裕度；S300：通过控制PID输出值标定系数调整PID输出上标定值；S400：上调静态损耗；S500：模糊控制PID参数；S600：控制PID算法的实际输出。2.根据权利要求1所述的空间臭氧浓度控制方法，其特征在于：所述静态损耗测量包括：开启进气阀，关闭高压电源输出，将环境中的臭氧浓度清零，当臭氧浓度小于测量低值，开启臭氧高压电源输出，设定所述臭氧高压电源输出为最小输出值，通过测量臭氧浓度的运行趋势获得静态损耗，多次静态损耗测量取平均值后输出；所述静态损耗测量的具体计算方式包括：S101：获得单位时间的浓度差；S102：当浓度差小于浓度差下限，如果下计数器值小于下计数最大值，则下计数器值加一；当浓度差小于浓度差下限，如果下计数器值大于等于下计数最大值则判断当前输出浓度过低，清零趋势计数器，增大高压电源输出；S103：当浓度差大于等于浓度差下限，且浓度差小于等于浓度差上限，如果无变化计数器值小于无变化计数最大值，则无变化计数器值继续累积且继承上计数器值，上计数器值清零；当浓度差大于等于浓度差下限，且浓度差小于等于浓度差上限，如果无变化计数器值大于等于无变化计数最大值，则判断当前输出浓度过低，清零趋势计数器，增大高压电源输出；S104：当浓度差大于浓度差上限，如果上计数器值小于上计数器值最大值，则上计数器值加一；当浓度差大于浓度差上限，如果上计数器值大于等于上计数最大值，则清零趋势计数器，输出本次静态损耗测量值，置位单次静态损耗控制位；S104：多次静态损耗测量，计算平均值，输出最终静态损耗。3.根据权利要求2所述的空间臭氧浓度控制方法，其特征在于：所述控制裕度的具体计算方式包括：S201：当系统初始启动时，增大调整时间限值，正常运行时，恢复调整时间限值；S202：计算控制上偏差：其中，c
UpErr
表示控制上偏差，c
Set
表示设定浓度，c
Per
表示采样浓度；S203：当PID输出大于输出上限且采样浓度小于设定浓度，如果输出上偏差大于上偏差极限值，则关闭下偏差检测，当上偏差检测控制位置零时，开启上调死区检测，清零上调死区计数值；
c
UpErr
>C
UpErrMax
，o
PID
>O
PIDUp
且c
Pre
<c
Set
其中，LowerMeasure表示下偏差检测控制位，UpperMeasure表示上偏差检测控制位，LowerMeasure与UpperMeasure为布尔量，n
Up
表示上调死区计数值，C
UpErrMax
表示上偏差最大值，o
PID
表示PID输出，O
PIDUp
表示PID输出上限，C
UpErrMax
与O
PIDUp
为固定阈值；当PID输出大于输出上限且采样浓度小于设定浓度，如果输出上偏差小于等于上偏差极限值，则关闭上偏差检测，清零上调死区计数值：c
UpErr
≤C
UpErrMax
，o
PID
>O
PIDUp
且c
Pre
<c
Set
；S204：计算控制下偏差，计算公式：其中，c
LowErr
表示控制下偏差；S205：当PID输出小于等于输出下限且采样浓度大于设置浓度，如果输出下偏差大于下偏差极限值，则关闭上偏差检测，当下偏差检测控制位置零时，开启下调死区检测，清零下调死区计数值：c
LowErr
>C
LowErrMax
，o
PID
≤O
PIDLow
且c
Pre
>c
Set
其中，n
Low
表示下调死区计数值，C
LowErrMax
表示下偏差最大值，O
PIDLow
表示PID输出下限，C
LowErrMax
与O
PIDLow
为固定阈值；当PID输出小于等于输出下限且采样浓度大于设置浓度，如果输出下偏差小于等于下偏差极限值，则关闭下偏差检测，清零下调死区计数值：c
LowErr
≤C
LowErrMax
，o
PID
≤O
PIDLow
且c
Pre
>c
Set
；S206：当采样浓度大于设置浓度，如果PID输出大于输出下限，PID输出小于等于输出上限，则关闭上下限检测：O
PIDLow
<o
PID
≤O
PIDUp
且c
Pre
>c
Set
；S207：当允许上限检测时，对上限检测计数，当计数到最大值后，置零上偏差检测控制位，置位首次调整控制位：n
Up
＝n
Up
+1，n
Up
<n
UpMax
且UpperMeasure＝1n
Up
≥n
UpMax
且UpperMeasure＝1其中，n
Up
表示上调死区计数值，n
UpMax
上调计数最大值，UpperEnable表示上调输出上限
允许控制位；S208：当允许下限检测时，对下限检测计数，当计数到最大值后，置位下调控制位：n
Low
＝n
Low
+1，n
Low
<n
LowMax
且LowerMeas...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮亮，
申请(专利权)人：上海康久消毒技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：