用于呼出气体酒精含量检测仪检定的流量及温度控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于呼出气体酒精含量检测仪检定的流量及温度控制方法，以解决现有技术无法满足呼出气体酒精含量检测仪检定装置的流量和温度的快速稳定控制。本发明专利技术涉及对主控制系统、流量控制系统、一级加热控制系统，二级加热控制系统和制冷控制系统的控制。本发明专利技术中的模糊控制不依赖于被控对象的精确数学模型，能够增加控制系统的动态性能和鲁棒性。为了降低模糊控制稳态精度较低、自适应能力较低的缺点带来的问题，本发明专利技术不仅将模糊控制方法和PI控制方法结合在一起，智能地调节PI参数，并且引入变论域思想来提高系统的自适应能力和稳态精度。力和稳态精度。力和稳态精度。

【技术实现步骤摘要】
用于呼出气体酒精含量检测仪检定的流量及温度控制方法


[0001]本专利技术涉及呼出气体酒精含量检测仪检定的控制
，具体是一种用于呼出气体酒精含量检测仪检定的流量及温度控制方法。

技术介绍

[0002]呼出气体酒精检测仪是交警执法设备，其测量准确性决定着执法的公平性，所以其检定工作尤为重要。以往的检定工作中，传统检定过程配气复杂耗时，气体温度也不容易控制稳定，当业务量大时还需要多个技术人员进行操作，耗时耗力。
[0003]JJG 657
‑
2019《呼出气体酒精含量检测仪检定规程》对装置的溯源提出了更高的要求，还需要提高温度和流量控制的效率和精度。传统的检定装置不能实现自动检定，且预热时间过长，需要很长的等待时间才能使用，所以流量和温度控制显得极为重要。
[0004]PI控制是根据给定值与实际输出值构成控制偏差，然后将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制的控制方法。模糊控制是一种智能控制方法，可以从行为上模仿人的模糊推理和决策过程。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出了一种用于呼出气体酒精含量检测仪检定的流量及温度控制方法，以解决现有技术无法满足呼出气体酒精含量检测仪检定装置的流量和温度的快速稳定控制。
[0006]模糊控制不依赖于被控对象的精确数学模型，能够增加控制系统的动态性能和鲁棒性。为了降低模糊控制稳态精度较低、自适应能力较低的缺点带来的问题，本专利技术不仅将模糊控制方法和PI控制方法结合在一起，智能地调节PI参数，并且引入变论域思想来提高系统的自适应能力和稳态精度。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]本专利技术包括以下步骤：
[0009]步骤1、上位机发出命令控制主控制系统进行初始化操作，根据环境温度配置流量初始值、一级加热控制系统初始值，二级加热控制系统初始值；
[0010]步骤2、流量控制系统、一级加热控制系统和二级加热控制系统依据控制算法对酒精气体进行控制并趋向稳定；
[0011]所述一级加热控制系统、二级加热控制系统通过调节PWM波信号的占空比进行加热控制，并将一级加热控制系统设定温度为60℃，二级加热控制系统设定温度为35℃；
[0012]所述一级加热控制系统、二级加热控制系统均采用变论域模糊PI控制算法；所述变论域模糊PI控制算法分为模糊化、模糊推理和去模糊三个部分，其中模糊推理的输入为偏差e和偏差变化率ec，通过模糊规则进行推理，然后对PI控制器的比例和积分两个参数进行去模糊化操作，将结果输出给PI控制器，从而实时控制加热温度，在所述模糊化操作中引入了伸缩因子，来控制基本论域的放大与缩小；
[0013]步骤3、主控制系统根据出口气体温度的大小对其他控制系统进行控制，出口气体
温度较高时，开启制冷控制系统进行降温，提高流量控制系统的占空比，降低加热控制系统的占空比；出气口温度较低时，不开启制冷控制系统，降低流量控制系统的占空比，提高加热控制系统的占空比；
[0014]步骤4、重复步骤2
‑
3直至将检定装置的出口酒精气体流量稳定在15L/min及温度稳定34℃
±
0.5℃范围内。
[0015]进一步说，所述流量控制系统，由上位机输出信号控制输出流量在6
‑
35L/min连续可调；流量控制系统中的流量控制器将流量设定值与流量传感器测量得到的实时流量值进行比较，并计算误差值，根据变论域模糊PI控制算法确定PWM波信号的占空比，通过功率放大器放大PWM波信号；不同占空比的PWM波信号转化为不同平均电流值的电流信号，通过平均电流值的大小变化，使电磁铁产生大小变化的推力，通过推力的变化使得气动阀阀芯位置变化，从而改变流量大小，最终达到15L/min。
[0016]进一步说，所述制冷控制系统也采用变论域模糊PI控制算法，制冷控制系统在出口酒精气体温度超过34.5℃时开始工作。
[0017]与现有技术相比，本专利技术有显著优点：
[0018]1、本专利技术通过主控制系统，能够根据环境温度设置初始值，并根据出口温度调控各个控制系统。
[0019]2、本专利技术通过两级加热控制系统和制冷控制系统控制温度快速稳定达到需要的出口温度。
[0020]3、本专利技术通过设计的流量控制系统控制流量连续可调，并且可以快速稳定达到需要的流量。
[0021]4、本专利技术通过设计的算法进行流量和温度控制，提高了系统的自适应能力和稳态精度。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的整体结构框图；
[0023]图2为温度控制系统控制流程图；
[0024]图3为温度控制系统结构框图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行完整地描述。这里所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域中的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术涉及用于呼出气体酒精含量检测仪检定的流量及温度控制方法，涉及对主控制系统、流量控制系统、一级加热控制系统，二级加热控制系统和制冷控制系统的控制。
[0027]所述流量控制系统、一级加热控制系统，二级加热控制系统和制冷控制系统都采用了本专利技术所设计的专用的变论域模糊PI控制算法，一级加热控制系统，二级加热控制系统和制冷控制系统均为温度控制。
[0028]所述主控制系统根据流量大小与温度变化的关系进行设计，流量较大时，酒精气
体得到的加热时间较短，所以吸收的热量较少，温度变动比较小，制冷控制系统也不会被触发。主控制系统根据环境温度进行初始化，设置根据环境温度而变化的流量初值、一级加热控制系统初值和二级加热控制系统初值。在出口温度较低时同时调节流量和加热控制系统，在出口温度较高时同时调节流量、加热和制冷控制系统。
[0029]所述一级加热系统、二级加热系统以及制冷系统，由上位机输出信号控制出口温度在(34
±
0.5)℃。由于室温常规情况下与出口温度差距较大，所以根据实际情况选取了两级加热系统，一级和二级加热系统以及制冷系统通过调节PWM波信号的占空比进行加热或制冷控制。设一级加热系统设定温度为60℃，二级加热系统设定温度为35℃，通过每个系统的温度传感器测量实际温度值，与设定温度值进行比较，通过控制算法确定占空比进行控制。制冷控制系统在温度超过34.5℃时开始工作，调节温度过高的问题。
[0030]所述加热控制系统和制冷控制系统所用的温度控制方法为设计的呼出气体酒精含量检测仪检定专用的变论域模糊PI控制算法。所述控制方法可以分为模糊化、模糊推理和去模糊三个部分，模糊推理的输入为偏差e和偏差变化率ec，通过设计的模糊规则进行推理，然后对PI控制器的比例和积分两个参数进行去模糊化操作，将结果输出给PI控制器，从而实时控制加热或者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于呼出气体酒精含量检测仪检定的流量及温度控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1、上位机发出命令控制主控制系统进行初始化操作，根据环境温度配置流量初始值、一级加热控制系统初始值，二级加热控制系统初始值；步骤2、流量控制系统、一级加热控制系统和二级加热控制系统依据控制算法对酒精气体进行控制并趋向稳定；所述一级加热控制系统、二级加热控制系统通过调节PWM波信号的占空比进行加热控制，并将一级加热控制系统设定温度为60℃，二级加热控制系统设定温度为35℃；所述一级加热控制系统、二级加热控制系统均采用变论域模糊PI控制算法；所述变论域模糊PI控制算法分为模糊化、模糊推理和去模糊三个部分，其中模糊推理的输入为偏差e和偏差变化率ec，通过模糊规则进行推理，然后对PI控制器的比例和积分两个参数进行去模糊化操作，将结果输出给PI控制器，从而实时控制加热温度，在所述模糊化操作中引入了伸缩因子，来控制基本论域的放大与缩小；步骤3、主控制系统根据出口气体温度的大小对其他控制系统进行控制，出口气体温度较高时，开启制冷控制系统进行降温，提高流量控制系统的占空比，降低加热控制系统的占空比；出气口温度较低时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旖，徐欣，朱颖，骆蕾，张昕，陈康，郑博文，韩亚莉，汤长扬，程中州，沈晓敏，
申请(专利权)人：浙江省计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：