陳兆仁,劉婉貞
(1.湖南師范大學信息科學與工程學院,湖南 長沙 410006;2.長沙職業技術學院,湖南 長沙 410217)
國內外冷凍離心機的溫度控制行業標準是正負2度范圍內,例如設置溫度為4度,則溫度變化在2度到6度范圍內.現有的冷凍離心機溫度控制算法大多采用PID算法,這種算法在溫度急劇變化的條件下,很難達到行業的標準,往往超溫,即高于設置溫度2度以上,影響檢測結果.筆者通過長期實驗,提出一種基于自適應控制的算法,對不同類型的冷凍離心機進行測試,結果表明溫度控制精度范圍在設置溫度的正負1度范圍內.
冷凍離心的機制冷系統結構是由壓縮機、環型圓柱型的制冷缸、毛細管、加熱管、轉子等組成,加熱管環繞在環型圓柱型缸中間.毛細管、加熱管都是導熱性高的銅管,圓柱型缸內側是不銹鋼,圓柱型缸外側是鐵,加熱管夾在中間.
在壓縮機的壓力驅動下,冷氣在毛細管道中流動,環型圓柱型的缸內壁在冷氣的作用下內壁溫度急劇下降,由于轉子高速旋轉使缸內壁溫度在缸體內迅速擴散,鋼體內溫度急速降低.同理,當加熱管中加熱氣時,在1至5秒內鋼體內溫度急速升高.冷氣和熱氣由控制電路控制電磁閥通斷,分別控制冷氣和熱氣流入毛細管道和加熱管道.
三年來通過分析冷凍離心機的溫度數據,得到如下數學模型[1]:
f(t)= f(t-1)sin(t)( kxt1≤t≤kx t2)
(1)
其中為K正速數,t為時間域,單位為ms,為了便于計算處理,可將t的取值范圍設為0~4096.在實際的控制過程中,由于采樣時間限制,所以測量的溫度值是離散的,因些函數f(t)在不同的時域內其峰值會不相同,其變化規則如圖1(a)所示.
由(1)得Δf= f(t2)- f(t1),Δt=t2- t1,
(2)
“粉銷”的興起:隨著渠道為王的時代過去,分銷模式也逐漸被企業遺棄,從分銷向零售的轉型在家電市場已不是一個陌生的話題,然后隨著時間的推移,我們的研究發現“粉銷”正在興起。一個最簡單的例子就雙11期間,部分企業投入的大量資源購買流量,然而轉化率并不理想。數據顯示自發性品牌搜索和產品搜索的人群占比正在提升,而這部分群體也是消費升級的主要承載體。2019年,市場正在向優質品牌傾斜,希望做好高效率的營銷,首先從完善品牌認知,強化產品品質開始。
由上述關系,得出缸內溫度動態變化情況如圖1(b)示,
由圖1 可知,溫度變化的范圍寬.
圖1(a) 缸內溫度動態變化圖
圖1(b) 缸內初始溫度急劇變化示意圖
其中縱軸為溫度,橫軸為時間,f(S)為設置溫度,f(H)為上限溫度,f(L)為下限溫度,行業標準f(H)≤f(s)+2, f(L)≥f(s)-2,A、B、C三點為加熱控制點.由圖1(a)可知,溫度從室溫開始急劇下降到f(s),然后繼續往f(L)方向降溫,在加熱的控制下再往f(s)方向升溫,如此循環往復,使溫度在f(H)≤f(s)+2, f(L)≥f(s)-2范圍內變化.圖1(b)溫度從室溫開始降到f(L)下,再重復上述控制過程.
影響f(H) 和f(L)制約因素很多,其中最主要的是環境溫度、轉子大小、轉子轉速等,所以為了解決環境溫度的影響,要求離心機在室溫下運行.
圖2 溫度受控點
A點是溫度下降控制點,當溫度從高到低變化時,一旦變化到A點時,這個時候開始加熱,當溫度升至B點停止加熱.
第一步 設置溫度控閾值f(o).
則加熱.
第三步 如果f(a)-f(L)超過0.2則制冷,跳過第四步.
第五步 返回第一步.
注意, 第一步要根據PID算法設定動態的閾值f(o)[3].f(L)值根據統計學原理,再依據中值數字濾波法確定.
該算法已應用于超大CDM7、TGL18、DDL6、TGL16E微量等冷凍機型,表1 至表4記錄了不同條件下的運行結果.表1是該算法應用于超大CDM7冷凍機型的測試結果,運行15分鐘,轉速4000轉/分,在環境溫度10度左右測試的數據.
表1 應用于超大CDM7冷凍機型的測試結果
表2是該算法應用于超大CDM7冷凍機型的測試結果,運行15分鐘,轉速3000轉/分,環境溫度35度左右的測試數據.
表2 應用于超大CDM7冷凍機型的測試結果
表3是該算法應用于TGL16E冷凍機型的測試結果,運行15分鐘,轉速16000轉/分,環境溫度10度左右測試的數據.
表3 應用于TGL16E冷凍機型的測試結果
表4是該算法應用于TGL16E冷凍機型的測試結果,運行15分鐘,轉速14000轉/分,環境溫度35度左右測試的數據.
從上面表格的實際記錄數據中,可以看出,不同類型的離心機在不同轉速、不同的境溫度的條件下,溫度的控制精度的上限溫度值和下限溫度值均在設置溫度(4度)的正負1度范圍以內即f(H)≤f(s)+1, f(L)≥f(s)-1,高于行業標準f(H)≤f(s)+2, f(L)≥f(s)-2的控制精度要求,大大提高了冷凍離心機溫度的控制精度.
表4 應用于TGL16E冷凍機型的測試結果