【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及温控系统的，尤其涉及一种模糊pid温控系统的控制方法。
技术介绍
1、聚合酶链式反应(polymerasechainreaction，pcr)是一种在体外快速扩增特定dna片段的技术。pcr技术的原理基于dna的天然复制过程，通过三个基本步骤“变性、退火和延伸”的反复循环，实现目的dna片段的指数级扩增。其中变性为一般为95℃，退火65℃，延伸可选取72℃。每完成一个循环，目的dna片段的数量就增加一倍。快速pcr仪要求在几分钟之内完成pcr全过程35-40个循环，因此对温度的控制需要更加精准高效，即实现快速升温，快速降温，温度稳定精准。
2、模糊pid温控算法是将pid控制算法的精确性与模糊控制算法的灵活性和适应性相结合，形成一种新的智能控制方法。pid控制算法通过比例、积分、微分三个环节来调节系统输出，使其逼近预期目标；而模糊控制则利用模糊逻辑和模糊集合理论，对复杂的、难以精确建模的系统进行有效的控制。
3、在现有的快速pcr仪的使用中，由于循环时间很短，升降温速度很快，仍然存在以下不足：快速pcr仪常用温度95℃、65℃、72℃循环，室温如果在25℃，常规模糊pid温控算法效果不佳，原因是相应的参数不能同时适用于从25℃到95℃、从95℃到65℃、从65℃到72℃和从72℃到95℃的快速变化。尤其是升温与降温过程存在较大差异，由于加热块与室温空气存在热交换，本身就存在降温的趋势，若降温时采用与升温同样的参数，会引起较大的超调(～10℃)。另外，由于模糊控制会根据不同的误差给出不同的控制
4、综上所述，现有的模糊pid温控系统在快速pcr仪上的应用存在的技术不足包括：一是温度超调，超调幅度可能超过10℃；二是同一套模糊控制参数无法适用于多温度区间；三是快速升降温过程中的散热模块性能下降未能得到参数补偿，导致模糊pid温控系统的温控效果较差的问题。
技术实现思路
1、为了克服现有技术存在模糊pid温控系统在快速pcr仪上的应用中，模糊控制参数无法适用多温度区间，且在快速升降温过程中散热模块性能下降未能得到参数补偿，导致模糊pid温控系统的温控效果较差的问题，本专利技术一种模糊pid温控系统的控制方法，能够有效使模糊控制参数适用于多温度区间，并在快速升降温过程中，在散热模块性能下降时进行参数补偿，以提高模糊pid温控系统在快速pcr仪上应用的温控效果。
2、为实现本专利技术的目的，本专利技术采用如下技术方案实现：
3、一种模糊pid温控系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：
4、获取模糊pid温控系统的输入温控参数数据；
5、根据所述输入温控参数数据，对于不同升降温过程单独设计模糊控制参数；
6、根据单独设计的模糊控制参数，设定相应模糊控制规则对模糊pid温控系统进行分段模糊控制。
7、在上述技术方案中，根据设置的分段模糊控制规则，能够对不同设定温度的模糊pid温控系统进行分段模糊控制，以根据模糊pid温控系统的温度变化范围调节模糊pid温控系统的参数，使模糊控制参数适用于多温度区间，以提高模糊pid温控系统在快速pcr仪上应用的温控效果。
8、进一步地，获取模糊pid温控系统的输入温控参数数据的过程包括：
9、获取模糊pid温控系统中输入温控参数的误差|e|，根据误差|e|，计算误差变化率表达式为：
10、
11、将误差|e|与误差变化率进行组合，得到模糊pid温控系统的输入温控参数数据；
12、其中，e(t)表示当前时刻误差，e(t-δt)表示前一时刻误差，δt表示参数采样时间间隔。
13、进一步地，对于不同升降温过程单独设计模糊控制参数的过程包括：
14、将输入温控参数数据进行模糊化处理，并根据模糊化处理结果设定第一模糊规则与第二模糊规则；
15、根据设定的第一模糊规则或第二模糊规则，将输入温控参数数据划分为若干个温控参数子集；
16、基于每一个温控参数子集中的输入温控参数数据，设置对应的输出规则对模糊pid温控系统进行模糊推理，并输出模糊推理结果；
17、根据模糊推理结果进行解模糊化，输出pid参数；
18、其中，pid参数表示模糊控制参数，包括比例项系数kp、积分项系数ki、微分项系数kd。
19、进一步地，输出pid参数的过程包括：
20、采用三角形函数作为隶属度函数，采用重心法进行解模糊化，并进行pid计算，pid计算的表达式为：
21、
22、分别计算输入温控参数数据的误差|e|与误差变化率在不同温控参数子集中，输出pid参数的比例项系数kp、积分项系数ki、微分项系数kd的隶属度，表达式为：
23、μkpid(e,de)＝triangular function(e,de)；
24、其中，u(k)表示模糊pid温控系统的输出，e(k)表示当前误差，kp、ki、kd分别为比例项、积分项、微分项系数，ts表示采样时间，ti表示积分时间，td表示微分时间，triangularfunction(e,de)表示的是对于给定的误差e和误差变化率de，隶属度函数返回的kp、ki、kd隶属度值。
25、在上述技术方案中，设定不同的模糊规则进行模糊推理，能够使得到的pid参数有效适用于多温度区间；采用重心法进行解模糊化计算，能够有效提高解模糊化的效率，以提高模糊pid温控系统在快速pcr仪上应用的温控效果。
26、进一步地，所述方法还包括以下步骤：
27、根据模糊pid温控系统的升降温状态或循环变温过程，设置调节机制，过程包括：
28、根据模糊pid温控系统的升降温状态或循环变温过程，设置升温误差过零时积分调整机制与降温误差过零时积分调整机制；
29、根据输出的pid参数中的积分项系数ki，确定是否启动升温误差过零时积分调整机制或降温误差过零时积分调整机制。
30、进一步地，确定是否启动升温误差过零时积分调整机制或降温误差过零时积分调整机制的过程包括：
31、设置积分限幅机制，并设置积分项阈值；
32、当积分项系数ki达到预设的积分项阈值时，启动积分限幅机制，停止累计积分项系数ki；
33、当模糊pid温控系统在升温的过程中第一次当前温度达到设定温度时，启动升温误差过零时积分调整机制，对累计的积分项系数ki进行降低处理，并重新计算pid参数，将计算的pid参数用于模糊pid温控系统；
34、当模糊p本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模糊PID温控系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述模糊PID温控系统的控制方法，其特征在于，获取模糊PID温控系统的输入温控参数数据的过程包括：
3.根据权利要求2所述模糊PID温控系统的控制方法，其特征在于，对于不同升降温过程单独设计模糊控制参数的过程包括：
4.根据权利要求3所述模糊PID温控系统的控制方法，其特征在于，输出PID参数的过程包括：
5.根据权利要求1所述模糊PID温控系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的模糊PID温控系统的控制方法，其特征在于，确定是否启动升温误差过零时积分调整机制或降温误差过零时积分调整机制的过程包括：
7.根据权利要求1所述的模糊PID温控系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的模糊PID温控系统的控制方法，其特征在于，对模糊PID温控系统进行增益补偿的表达式为：
9.一种基于模糊PID温控系统的快速PCR仪，其特征在于，
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行，实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种模糊pid温控系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述模糊pid温控系统的控制方法，其特征在于，获取模糊pid温控系统的输入温控参数数据的过程包括：
3.根据权利要求2所述模糊pid温控系统的控制方法，其特征在于，对于不同升降温过程单独设计模糊控制参数的过程包括：
4.根据权利要求3所述模糊pid温控系统的控制方法，其特征在于，输出pid参数的过程包括：
5.根据权利要求1所述模糊pid温控系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的模糊pid温控系统的控制方法，其特征在于，确定是否启动升温误差过零时积分调...
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，蔡树衡，王栋斌，郑镇钦，廖辉，洪燕贤，
申请(专利权)人：广东凯普科技智造有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。