【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及溫控系統的，尤其涉及一種模糊pid溫控系統的控制方法。
技術介紹
1、聚合酶鏈式反應(polymerasechainreaction，pcr)是一種在體外快速擴增特定dna片段的技術。pcr技術的原理基于dna的天然復制過程，通過三個基本步驟“變性、退火和延伸”的反復循環，實現目的dna片段的指數級擴增。其中變性為一般為95℃，退火65℃，延伸可選取72℃。每完成一個循環，目的dna片段的數量就增加一倍?？焖賞cr儀要求在幾分鐘之內完成pcr全過程35-40個循環，因此對溫度的控制需要更加精準高效，即實現快速升溫，快速降溫，溫度穩定精準。
2、模糊pid溫控算法是將pid控制算法的精確性與模糊控制算法的靈活性和適應性相結合，形成一種新的智能控制方法。pid控制算法通過比例、積分、微分三個環節來調節系統輸出，使其逼近預期目標；而模糊控制則利用模糊邏輯和模糊集合理論，對復雜的、難以精確建模的系統進行有效的控制。
3、在現有的快速pcr儀的使用中，由于循環時間很短，升降溫速度很快，仍然存在以下不足：快速pcr儀常用溫度95℃、65℃、72℃循環，室溫如果在25℃，常規模糊pid溫控算法效果不佳，原因是相應的參數不能同時適用于從25℃到95℃、從95℃到65℃、從65℃到72℃和從72℃到95℃的快速變化。尤其是升溫與降溫過程存在較大差異，由于加熱塊與室溫空氣存在熱交換，本身就存在降溫的趨勢，若降溫時采用與升溫同樣的參數，會引起較大的超調(～10℃)。另外，由于模糊控制會根據不同的誤差給出不同的控制
4、綜上所述，現有的模糊pid溫控系統在快速pcr儀上的應用存在的技術不足包括：一是溫度超調，超調幅度可能超過10℃；二是同一套模糊控制參數無法適用于多溫度區間；三是快速升降溫過程中的散熱模塊性能下降未能得到參數補償，導致模糊pid溫控系統的溫控效果較差的問題。
技術實現思路
1、為了克服現有技術存在模糊pid溫控系統在快速pcr儀上的應用中，模糊控制參數無法適用多溫度區間，且在快速升降溫過程中散熱模塊性能下降未能得到參數補償，導致模糊pid溫控系統的溫控效果較差的問題，本專利技術一種模糊pid溫控系統的控制方法，能夠有效使模糊控制參數適用于多溫度區間，并在快速升降溫過程中，在散熱模塊性能下降時進行參數補償，以提高模糊pid溫控系統在快速pcr儀上應用的溫控效果。
2、為實現本專利技術的目的，本專利技術采用如下技術方案實現：
3、一種模糊pid溫控系統的控制方法，所述方法包括以下步驟：
4、獲取模糊pid溫控系統的輸入溫控參數數據；
5、根據所述輸入溫控參數數據，對于不同升降溫過程單獨設計模糊控制參數；
6、根據單獨設計的模糊控制參數，設定相應模糊控制規則對模糊pid溫控系統進行分段模糊控制。
7、在上述技術方案中，根據設置的分段模糊控制規則，能夠對不同設定溫度的模糊pid溫控系統進行分段模糊控制，以根據模糊pid溫控系統的溫度變化范圍調節模糊pid溫控系統的參數，使模糊控制參數適用于多溫度區間，以提高模糊pid溫控系統在快速pcr儀上應用的溫控效果。
8、進一步地，獲取模糊pid溫控系統的輸入溫控參數數據的過程包括：
9、獲取模糊pid溫控系統中輸入溫控參數的誤差|e|，根據誤差|e|，計算誤差變化率表達式為：
10、
11、將誤差|e|與誤差變化率進行組合，得到模糊pid溫控系統的輸入溫控參數數據；
12、其中，e(t)表示當前時刻誤差，e(t-δt)表示前一時刻誤差，δt表示參數采樣時間間隔。
13、進一步地，對于不同升降溫過程單獨設計模糊控制參數的過程包括：
14、將輸入溫控參數數據進行模糊化處理，并根據模糊化處理結果設定第一模糊規則與第二模糊規則；
15、根據設定的第一模糊規則或第二模糊規則，將輸入溫控參數數據劃分為若干個溫控參數子集；
16、基于每一個溫控參數子集中的輸入溫控參數數據，設置對應的輸出規則對模糊pid溫控系統進行模糊推理，并輸出模糊推理結果；
17、根據模糊推理結果進行解模糊化，輸出pid參數；
18、其中，pid參數表示模糊控制參數，包括比例項系數kp、積分項系數ki、微分項系數kd。
19、進一步地，輸出pid參數的過程包括：
20、采用三角形函數作為隸屬度函數，采用重心法進行解模糊化，并進行pid計算，pid計算的表達式為：
21、
22、分別計算輸入溫控參數數據的誤差|e|與誤差變化率在不同溫控參數子集中，輸出pid參數的比例項系數kp、積分項系數ki、微分項系數kd的隸屬度，表達式為：
23、μkpid(e,de)＝triangular?function(e,de)；
24、其中，u(k)表示模糊pid溫控系統的輸出，e(k)表示當前誤差，kp、ki、kd分別為比例項、積分項、微分項系數，ts表示采樣時間，ti表示積分時間，td表示微分時間，triangularfunction(e,de)表示的是對于給定的誤差e和誤差變化率de，隸屬度函數返回的kp、ki、kd隸屬度值。
25、在上述技術方案中，設定不同的模糊規則進行模糊推理，能夠使得到的pid參數有效適用于多溫度區間；采用重心法進行解模糊化計算，能夠有效提高解模糊化的效率，以提高模糊pid溫控系統在快速pcr儀上應用的溫控效果。
26、進一步地，所述方法還包括以下步驟：
27、根據模糊pid溫控系統的升降溫狀態或循環變溫過程，設置調節機制，過程包括：
28、根據模糊pid溫控系統的升降溫狀態或循環變溫過程，設置升溫誤差過零時積分調整機制與降溫誤差過零時積分調整機制；
29、根據輸出的pid參數中的積分項系數ki，確定是否啟動升溫誤差過零時積分調整機制或降溫誤差過零時積分調整機制。
30、進一步地，確定是否啟動升溫誤差過零時積分調整機制或降溫誤差過零時積分調整機制的過程包括：
31、設置積分限幅機制，并設置積分項閾值；
32、當積分項系數ki達到預設的積分項閾值時，啟動積分限幅機制，停止累計積分項系數ki；
33、當模糊pid溫控系統在升溫的過程中第一次當前溫度達到設定溫度時，啟動升溫誤差過零時積分調整機制，對累計的積分項系數ki進行降低處理，并重新計算pid參數，將計算的pid參數用于模糊pid溫控系統；
34、當模糊p本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種模糊PID溫控系統的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述模糊PID溫控系統的控制方法，其特征在于，獲取模糊PID溫控系統的輸入溫控參數數據的過程包括：
3.根據權利要求2所述模糊PID溫控系統的控制方法，其特征在于，對于不同升降溫過程單獨設計模糊控制參數的過程包括：
4.根據權利要求3所述模糊PID溫控系統的控制方法，其特征在于，輸出PID參數的過程包括：
5.根據權利要求1所述模糊PID溫控系統的控制方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的模糊PID溫控系統的控制方法，其特征在于，確定是否啟動升溫誤差過零時積分調整機制或降溫誤差過零時積分調整機制的過程包括：
7.根據權利要求1所述的模糊PID溫控系統的控制方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的模糊PID溫控系統的控制方法，其特征在于，對模糊PID溫控系統進行增益補償的表達式為：
9.一種基于模糊PID溫控系統的快速PCR儀，其特征在于，
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行，實現如權利要求1至8任一項所述方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種模糊pid溫控系統的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述模糊pid溫控系統的控制方法，其特征在于，獲取模糊pid溫控系統的輸入溫控參數數據的過程包括：
3.根據權利要求2所述模糊pid溫控系統的控制方法，其特征在于，對于不同升降溫過程單獨設計模糊控制參數的過程包括：
4.根據權利要求3所述模糊pid溫控系統的控制方法，其特征在于，輸出pid參數的過程包括：
5.根據權利要求1所述模糊pid溫控系統的控制方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的模糊pid溫控系統的控制方法，其特征在于，確定是否啟動升溫誤差過零時積分調...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張偉，蔡樹衡，王棟斌，鄭鎮欽，廖輝，洪燕賢，
申請(專利權)人：廣東凱普科技智造有限公司，
類型：發明
國別省市：
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