低温储物箱的温度控制方法及系统与流程

本发明涉及数据处理领域，尤其涉及低温储物箱的温度控制方法及系统。

背景技术：

1、低温储物箱可以用于食品保鲜、生物样本存储以及特殊材料保存等，因而低温储物箱在人们工作和生活中具有重要作用。低温储物箱的温度控制是保障其功能的关键，因而下面对低温储物箱的温度控制进行研究分析。

2、pid算法作为智能系统常用的控制算法，该算法具有较高的控制精度，因而本发明采用该算法对低温储物箱进行温度控制。由于pid算法是结合比例、积分和微分三种环节为一体的控制算法，为了给让比例、积分和微分这三种环节能够合理配合，需给比例、积分和微分中的每种环节均设置一个合理的参数。传统是人为根据经验来对比例、积分和微分三种环节进行参数设置，同时由于该算法对每种系统进行控制时，所设置的参数是不同的，因而人为设置参数的方式自动化程度较低，大范围推广难度较大。因而如何给比例、积分和微分这三个环节设置较合适的参数成为本发明的研究重点。

3、公开号为cn114546688a的专利申请文件中公开了一种温度控制算法，该专利申请文件中方法是采用pid算法进行温度控制，但是该专利申请文件方法是利用传统方法来设置pid算法中比例、积分和微分这三个环节中的参数，因而该专利申请文件中方法无法解决本发明中问题。

技术实现思路

1、为了解决如何给比例、积分和微分这三个环节设置较合适的参数的问题，本发明提供低温储物箱的温度控制方法及系统。

2、第一方面，本发明提供低温储物箱的温度控制方法，采用如下的技术方案：

3、低温储物箱的温度控制方法，包括步骤：

4、利用预先初始化参数后的pid算法对低温储物箱进行温度控制，采集低温储物箱的调控时序序列以及温度时序序列；

5、将温度时序序列中每个温度与前一温度的作差得到温度变化序列，将调控时序序列与温度变化序列的相关性作为pid算法的比例增益；

6、将温度变化序列中每个时刻的温度变化量与调控时序序列中同时刻的调控值的比值记为调控敏感性；计算长期依赖性：，将调控敏感性构成的时序序列拆分成周期分量和趋势分量，表示周期分量的频谱数据中第个频率分量的幅值，表示周期分量的频谱数据中第个频率分量的频率，表示周期分量的频谱数据中所有频率分量的频率均值，表示周期分量的频谱数据中包含频率分量的数量，表示趋势分量中数据的变动值的自相关性，表示双曲正切函数；将1和比例增益作差之后再乘以长期依赖性得到pid算法的积分增益，将1与比例增益和积分增益的差值作为pid算法的微分增益；

7、利用重新设置参数后的pid算法对低温储物箱进行温度控制。

8、本发明根据pid算法中比例、积分和微分中这三个环节得到的调控值的调控效果情况来给比例、积分、微分这三个环节均设置合适参数，从而基于该设置的参数能够计算出准确的调控值；进一步地，利用调控时序序列与温度变化序列的相关性来准确反映调控值与温度变化量的关联性情况，从而证明比例环节调控值能够准确的控制温度调整量，进而快速的消除温度误差，更快的将低温储物箱调控到期望温度；进一步地，通过引入调控敏感性来准确反映调控值-温度变化量的关联关系情况，从而为后续分析调控值-温度变化量的关联关系的变动规律提供基础；进一步地，通过引入长期依赖性来准确反映调控敏感性构成的时序序列的规律情况，从而准确判定积分环节利用调控值-温度变化量关联性的整体变规律得到的调控值的可靠程度，从而给积分环节设置合适的参数，实现更快的消除温度误差，将低温储物箱调控到期望温度；进一步地，在计算长期依赖性时，通过分析调控敏感性构成的时序序列的周期分量的频率相似情况以及趋势分量的自相关情况，来准确反映调控值-温度变化量的关联关系的变动规律情况。

9、优选的，所述调控时序序列与温度变化序列的相关性的获取方法，包括：

10、将调控时序序列与温度变化序列的皮尔逊相关系数的绝对值作为调控时序序列与温度变化序列的相关性。

11、本发明通过皮尔逊相关系数来反映相关情况，该计算方式不仅简单，而且准确性也较高。

12、优选的，所述将调控敏感性构成的时序序列拆分成周期分量和趋势分量，包括：

13、利用arima算法对调控敏感性构成的时序序列进行拆分处理得到周期分量和趋势分量。

14、本发明通过将调控敏感性构成的时序序列进行拆分分析，将复杂的变动规律拆分成多个简单规律，降低对变动规律的度量难度。

15、优选的，所述周期分量的频谱数据，包括：

16、对周期分量进行傅里叶变换得到周期分量的频谱数据。

17、优选的，所述趋势分量中数据的变动值，包括：

18、将趋势分量中各数据与前一数据的差值作为趋势分量中各数据的变动值。

19、本发明通过作差的方式来反映数据的变动情况，其操作更为简单，实现效率更高。

20、优选的，所述利用重新设置参数后的pid算法对低温储物箱进行温度控制，包括：

21、利用重新设置参数后的pid算法生成后续各时刻的控制值，利用后续各时刻的控制值对低温储物箱进行温度控制。

22、本发明利用重新设置参数后的pid算法对低温储物箱进行温度控制，提高低温储物箱在后续温度控制的准确性。

23、优选的，所述预先初始化参数后的pid算法的获取方法，包括:

24、将pid算法中的比例增益、积分增益和微分增益分别设置为预设初始比例增益、预设初始积分增益和预设初始微分增益得到预先初始化参数后的pid算法。

25、第二方面，本发明提供低温储物箱的温度控制系统，采用如下的技术方案：

26、低温储物箱的温度控制系统，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现上述低温储物箱的温度控制方法。

27、通过采用上述技术方案，将上述的低温储物箱的温度控制方法生成计算机程序，并存储于存储器中，以被处理器加载并执行，从而根据存储器及处理器制作终端设备，方便使用。

28、本发明具有以下技术效果：

29、本发明根据pid算法中比例、积分和微分中这三个环节得到的调控值的调控效果情况来给比例、积分、微分这三个环节均设置合适参数，从而基于该设置的参数能够计算出准确的调控值；

30、进一步地，利用调控时序序列与温度变化序列的相关性来准确反映调控值与温度变化量的关联性情况，从而证明比例环节的调控值能够准确的控制温度调整量，进而快速的消除温度误差，更快的将低温储物箱调控到期望温度；

31、进一步地，通过引入调控敏感性来准确反映调控值-温度变化量的关联关系情况，从而为后续分析调控值-温度变化量的关联关系的变动规律提供基础；

32、进一步地，通过引入长期依赖性来准确反映调控敏感性构成的时序序列的规律情况，从而准确判定积分环节利用调控值-温度变化量关联性的整体变规律得到的调控值的可靠程度，给积分环节设置合适的参数，从而使得到调控值能够更快消除温度误差，将低温储物箱调控到期望温度；

33、进一步地，在计算长期依赖性时，通过分析调控敏感性构成的时序序列的周期分量的频率相似情况以及趋势分量的自相关情况，来准确反映调控值-温度变化量的关联关系的变动规律情况。