本申请涉及温控技术的领域，尤其是涉及一种即热式饮水机的pid温控方法及系统。
背景技术：
比例-积分-微分(pid)控制器广泛应用于运动体控制和过程控制等领域。
在实际工程应用中，pid参数整定一般通过经验法，实际上是试凑方法，根据实际响应效果，反复调节kp，ki，kd这三个参数，最终获得可接受的效果。
针对上述中的相关技术，发明人认为，经验法调节参数耗时长，且效果对操作人员的实际经验依赖性强，导致即热式饮水机的温度调控效率低下。
技术实现要素：
为了加快即热式饮水机温度达到稳态平衡，本申请提供一种即热式饮水机的pid温控方法及系统。
一方面，本申请提供的一种即热式饮水机的pid温控方法采用如下的技术方案：
一种即热式饮水机的pid温控方法，包括：
对每个本地即热式饮水机设定若干组期望温度值，并调试好每组所述期望温度值对应的pid参数值使得本地即热式饮水机的输出最佳，每个所述期望温度值关联于一组pid参数值储存于本地下位机内存中，形成若干本地匹配库；
设定期望温度值或变化时，下位机在所述本地匹配库中匹配到所述期望温度值关联的pid参数值，下位机按照所述关联的pid参数值控制本地即热式饮水机的输出功率，使得本地即热式热水器输出最佳。
通过采用上述技术方案，对本地即热进行提前调试若干组期望温度值的pid参数值，在调试到对应pid参数的情况下，本地即热式饮水机的输出最佳，即，快速到达期望温度值且平稳保持，形成本地匹配库；在后续改变期望温度值的情况下，下位机在本地匹配库中匹配期望温度值对应的pid参数值，无需再次调整，加快本地即热式饮水机到达期望温度值的速度。
可选的，还包括：上位机通过网络连接每个下位机，并获取每个下位机内存中储存的本地匹配库，形成云端匹配库。
通过采用上述技术方案，上位机获取每个本地即热式对应的本地匹配库，从而形成具有每个本地库数据的云端匹配库，手机每个本地匹配库的数据从而增大数据量，每个本地饮水机的本地pid参数值进行远端共享，在本地匹配不到的对应期望温度值的情况下可从云端匹配库中进行匹配，无需再次调整，加快本地即热式饮水机到达期望温度值的速度。
可选的，设定期望温度值或变化时，首先从所述本地匹配库中匹配，若匹配到所述期望温度值关联的pid参数值，下位机按照所述关联的pid参数值控制本地即热式饮水机的输出功率，使得本地即热式热水器输出最佳；
若在本地匹配库中未匹配到所述期望温度值关联的pid参数值，则向上位机请求匹配云端匹配库，若在云端匹配库中匹配到所述期望温度值关联的pid参数值，上位机向下位机发送匹配的pid参数值，下位机按照所述关联的pid参数值控制本地即热式饮水机的输出功率，使得本地即热式热水器输出最佳。
通过采用上述技术方案，下位机根据期望温度值首先在本地匹配库中进行温度值匹配，提高匹配响应速率；若在本地匹配不到对应pid参数值的情况下向上位机发送请求，上位机根据请求在云端匹配库中匹配期望温度值所关联的pid参数值。
可选的，设定时间阈值；
还包括本地下位机获取本地即热式饮水机加热水箱中的实时温度值，计算实时温度值与期望温度值之间的期望差温度，在期望差温度大于预设值的持续时间大于或等于时间阈值时，本地下位机作出反馈。
通过采用上述技术方案，时间阈值用于对本地即热式饮水机到达期望温度值的时间进行控制，在本地即热式饮水机到达期望温度值的时间一般不会相差太多，在大于或等于时间阈值的情况下，表明本地即热式饮水机的加热负载或水箱保温出现问题，本地下位机作出反馈，提醒本体工作人员及时修理。
可选的，所述设定时间阈值包括：
获取本地即热式饮水机水箱中的原水温和期望温度值，得到期望差温度；
若期望差温度小于等于10摄氏度，则定义时间阈值为第一时间阈值；
若期望差温度大于10摄氏度且小于等于40摄氏度，则定义时间阈值为第二时间阈值；
若期望差温度大于40摄氏度且小于等于60摄氏度，则定义时间阈值为第三时间阈值；
若期望差温度大于60摄氏度且小于等于80摄氏度，则定义时间阈值为第四时间阈值；
若期望差温度大于80摄氏度，则定义时间阈值为第五时间阈值。
通过采用上述技术方案，针对不同的加热期望值和原水温之间期望差温度定义不同的时间阈值，适应于不同情况下加热水箱中的原水温，减小下位机作出错误反馈的情况出现。
另一方面，本申请提供的一种即热式饮水机的pid温控系统采用如下的技术方案：
一种pid温控方法的温控系统，包括上位机，所述上位机通过网络连接有若干本地即热式饮水机，所述本地即热式饮水机包括下位机、网络单元、温度检测单元、加热单元和储存单元；
所述温度检测单元包括设置于所述本地即热式饮水机水箱内的若干温度传感器，用于检测水箱内的实时温度值，所述温度传感器连接有下位机；
所述加热单元用于对水箱中的水进行加热；
所述储存单元用于储存本地匹配库，所述本地匹配库包括本地即热式饮水机的期望温度值及对应的pid参数值；
所述下位机用于根据设定的期望温度值在本地匹配库中匹配pid参数，按照匹配到的pid参数进行计算并控制所述加热单元的输出功率。
通过采用上述技术方案，对本地即热进行提前调试若干组期望温度值的pid参数值，在调试到对应pid参数的情况下，本地即热式饮水机的输出最佳，即，快速到达期望温度值且平稳保持，形成本地匹配库；在后续改变期望温度值的情况下，下位机在本地匹配库中匹配期望温度值对应的pid参数值，无需再次调整，加快本地即热式饮水机到达期望温度值的速度。
可选的，所述下位机为mcu。
通过采用上述技术方案，下位机为mcu，可获取当前每个pid参数值和温度值以直观的显示，提高人机的交互性。
可选的，所述温度传感器数量在4-8个之间，均匀设置于所述本地即热式饮水机水箱的内壁上。
通过采用上述技术方案，设置多个温度传感器提高对水箱内不同位置进行温度感应，提高对水箱温度检测的精确度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、对本地即热进行提前调试若干组期望温度值的pid参数值，在调试到对应pid参数的情况下，本地即热式饮水机的输出最佳，即，快速到达期望温度值且平稳保持，形成本地匹配库；在后续改变期望温度值的情况下，下位机在本地匹配库中匹配期望温度值对应的pid参数值，无需再次调整，加快本地即热式饮水机到达期望温度值的速度。
2、上位机获取每个本地即热式对应的本地匹配库，从而形成具有每个本地库数据的云端匹配库，手机每个本地匹配库的数据从而增大数据量，每个本地饮水机的本地pid参数值进行远端共享，在本地匹配不到的对应期望温度值的情况下可从云端匹配库中进行匹配，无需再次调整，加快本地即热式饮水机到达期望温度值的速度。
3、下位机根据期望温度值首先在本地匹配库中进行温度值匹配，提高匹配响应速率；若在本地匹配不到对应pid参数值的情况下向上位机发送请求，上位机根据请求在云端匹配库中匹配期望温度值所关联的pid参数值。
附图说明
图1是本申请所述温控系统的示意图。
图2是本申请所述温控系统的模块示意图。
图3是本申请所述温控系统方法的流程图。
附图标记说明：100、上位机；200、本地即热式饮水机。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
实施例1：
本申请实施例公开一种即热式饮水机的pid温控系统。
如图1、2所示，包括上位机100和若干本地即热式饮水机200，每个本地即热式饮水机200包括下位机、网络单元、温度检测单元、加热单元和储存单元。
温度传感器用于检测本地即热式饮水机200的水箱中的水温，温度传感器的数量在4-8个之间，均匀设置于水箱的侧壁中，分别对水箱中不同区域的水进行温度检测，每个温度传感器连接有下位机。
网络单元是指搭载于下位机上的wifi模块或gprs数据模块，用于上位机100与下位机之间网络连接，从而进行数据、请求发送。
加热单元是指对饮水机水箱进行加热的器件，本实施例中，加热单元为电热丝，并受控于下位机。
下位机是分别连接有加热单元、温度检测单元和上位机100，用于实时获取温度检测单元检测到的水箱温度值，由于本实施例中设置有多个温度传感器，采集到的温度值进行平均化处理；
下位机还包括设定单元，用于设定温度值，首先设定若干温度值，并调试得到对应的pid参数值，使得本地即热式饮水机200的输出最佳，输出最佳是指快速到达设定期望温度值且平稳保持，设定若干个期望温度值则对应的调试得到一组pid参数值，每个设定的期望温度值与每组pid参数值一一对应地储存于储存单元中，形成本地匹配库，储存单元是为下位机的内存，本实施例中所述的下位机是指mcu。
在本地即热式饮水机200工作过程中，调整预设的期望温度值，下位机在本地匹配库中匹配得到调整后的期望温度值所对应的pid参数，下位机修改pid算法中的pid参数，并获取当前的水箱中的实时水温，将期望温度值和实时水温做差得到期望差温度作为pid算法的输入，同时下位机按照pid算法的输出控制加热单元的功率，本实施例中，加热单元的功率通过pwm进行控制。
上位机100是指pc，通过网络单元获取下位机中设定的期望温度、水箱中实时温度，加热单元的pwm控制量参数进行可视化显示。
上位机100获取通过网络单元获取每个下位机中储存的本地匹配库，将每个本地匹配库中的数据项储存到同一数据库中，形成云端匹配库，每个本地匹配库中的期望温度值存在差异，则期望温度差对应pid参数值也不一样，云端匹配库中的期望温度值及对应的pid参数值的数据量大于且包括每个本地匹配库中的期望温度值及对应的pid参数值。
调整预设的期望温度值，下位机在本地匹配库中匹配不到调整后的期望温度值所对应的pid参数，下位机通过网络单元向上位机100发送请求，并向上位机100发送期望温度值，上位机100在云端匹配库中进行相应匹配得到调整后的期望温度值所对应的pid参数，上位机100将对应的pid参数发送给下位机，下位机通过修改pid算法中的pid参数，并获取当前的水箱中的实时水温，将期望温度值和实时水温做差得到期望差温度作为pid算法的输入，同时下位机按照pid算法的输出控制加热单元的功率。在本地匹配库与云端匹配库中均不能匹配到期望温度值的情况下，在云端匹配库中匹配与期望温度值最为接近的温度值所对应的pid参数值反馈给下位机。
还包括pid参数的调试过程，设置即热式饮水机需要控制的温度点，再预设各个点对应的pid参数值，配置完后保存；
配置串口参数，例如串口号和波特率；
选择期望温度值，其他的pid参数自动读取工程中保存的参数，设置完后点更新数据按键，可将配置的参数发送给单片机（下位机），这里通过同步标志来观察单片机是否已更新参数；
即热式饮水机开始工作，饮水机的水温度、控制量开始在tchat控件中以100ms的刷新率显示，出水完成后，曲线图停止刷新，数据自动保存
调整pid参数，再次更新参数，直到找到合适的pid参数为止，此刻点击保存数据按钮，此设定温度下的pid参数自动保存到工程文件中，调整过程中可通过历史数据选择历史数据进行比较，这里历史数据命名方式为:工程名-目标温度-进水温度-出水次数-p-i-d-初始积分和-时间.csv,可以体现各个设置的参数。
本申请实施例一种即热式饮水机的pid温控系统的实施原理为：
对本地即热进行提前调试若干组期望温度值的pid参数值，在调试到对应pid参数的情况下，本地即热式饮水机200的输出最佳，即，快速到达期望温度值且平稳保持，形成本地匹配库；在后续改变期望温度值的情况下，下位机在本地匹配库中匹配期望温度值对应的pid参数值，下位机通过修改pid算法中的pid参数，并获取当前的水箱中的实时水温，将期望温度值和实时水温做差得到期望差温度作为pid算法的输入，同时下位机按照pid算法的输出控制加热单元的功率。
实施例2：
本申请实施例公开一种即热式饮水机的pid温控方法。
如图3所示，包括以下几个步骤：
s100对每个本地即热式饮水机200设定若干个期望温度值，分别对每个期望温度值进行调试，得到每个期望温度值对应的pid参数值，在此pid参数值的pid算法中，能够使得本地即热式饮水机200的控制输出最佳，即，快速到达设定期望温度值且平稳保持。
每个期望温度值及对应的pid参数值，并形成本地匹配库，本地匹配库中包含的每个期望温度值关联有一组pid参数值。
例如：
a1：望温度值t1，调试的pid参数值(kp1,ki1,kd1)；
a2：期望温度值t2，调试的pid参数值(kp2,ki2,kd2)；
a3：期望温度值t3，调试的pid参数值(kp3,ki3,kd3)；
a4：期望温度值t4，调试的pid参数值(kp4,ki4,kd4)；
…
an：期望温度值tn，调试的pid参数值(kpn,kin,kdn)。
将a1、a2、a3、a4、…、an收录形成本地匹配库。储存于下位机内存中。
s200上位机100通过网络获取每个下位机储存的本地匹配库中的期望温度值及对应pid参数值，收录每个本地匹配库形成云端匹配库，储存于上位机100内存中。
s300设定时间阈值t；
下位机通过温度传感器获取本地即热式饮水机200水箱中的实时温度值，并与期望温度值差做差值，得到期望差温度，例如实时温度为t0，期望温度值为t1，则做差值得到期望差温度△t=t1-t0；其中△t允许误差为0.1-0.8摄氏度之间。
s401设定期望温度值或变化时，下位机首先在本地是匹配库中进行匹配，若下位机在本地匹配库中匹配得到调整后的期望温度值所对应的pid参数，下位机修改pid算法中的pid参数，并获取当前的水箱中的实时水温，将期望温度值和实时水温做差得到期望差温度作为pid算法的输入，同时下位机按照pid算法的输出控制加热单元的功率；
s402若下位机在本地匹配库中为匹配到到调整后的期望温度值所对应的pid参数，下位机通过网络单元向上位机100发送请求，并向上位机100发送期望温度值，上位机100在云端匹配库中进行相应匹配得到调整后的期望温度值所对应的pid参数，上位机100将对应的pid参数发送给下位机，下位机通过修改pid算法中的pid参数，并获取当前的水箱中的实时水温，将期望温度值和实时水温做差得到期望差温度作为pid算法的输入，同时下位机按照pid算法的输出控制加热单元的功率。在本地匹配库与云端匹配库中均不能匹配到期望温度值的情况下，在云端匹配库中匹配与期望温度值最为接近的温度值所对应的pid参数值反馈给下位机。
s500在控制加热单元输出的同时，下位机设定或选择期望温度值并控制加热单元开始加热的同时开始计时t0，t0为存在期望差温度的持续时间，在期望差温度大于预设值的持续时间大于或等于时间阈值时，本地下位机作出反馈。
针对不同的加热跨度，定义以下不同的时间阈值：
若期望差温度小于10等于摄氏度，则定义时间阈值为第一时间阈值；
若期望差温度大于10摄氏度且小于等于40摄氏度，则定义时间阈值为第二时间阈值；
若期望差温度大于40摄氏度且小于等于60摄氏度，则定义时间阈值为第三时间阈值；
若期望差温度大于60摄氏度且小于等于80摄氏度，则定义时间阈值为第四时间阈值；
若期望差温度大于80摄氏度，则定义时间阈值为第五时间阈值。
其中第一时间阈值、第二时间阈值、第三时间阈值、第四时间阈值来自于网络及实验参考。
例如：原水温为15摄氏度，期望温度值为25摄氏度，则期望差温度为10摄氏度，则以第一时间阈值作为对比，在下位机设定或选择期望温度值并控制加热单元开始加热的同时开始计时t0，即，在t0的持续时间内与期望温度值之间存在误差以外的温度差，若t0大于第一时间阈值，下位机向上位机100发出反馈，某个本地即热式饮水机200的加热过程持续时间过长，可能出现问题。
本申请实施例一种即热式饮水机的pid温控方法的实施原理为：
对本地即热进行提前调试若干组期望温度值的pid参数值，在调试到对应pid参数的情况下，本地即热式饮水机200的输出最佳，即，快速到达期望温度值且平稳保持，形成本地匹配库；在后续改变期望温度值的情况下，下位机在本地匹配库中匹配期望温度值对应的pid参数值，下位机通过修改pid算法中的pid参数，并获取当前的水箱中的实时水温，将期望温度值和实时水温做差得到期望差温度作为pid算法的输入，同时下位机按照pid算法的输出控制加热单元的功率。
在调节期望温度值的同时监测加热单元开始加热的持续时间，针对不同的原水温情况，定义若干个时间阈值，在加热持续时间超过时间阈值的情况下，下位机作出反馈。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。