基于PID调节的可连续改变加热速率的加热板控制系统研制

来源：中国农机化学报杂志2022年第2期北京时间：

作者：李瑞, 李宁, 李玉龙, 宋星仪, 寇小希, 王绍金,

单位：1. 西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西杨凌，712100； 2. 陕西省榆林市子洲县教学研究室，陕西榆林，718499； 3. 华盛顿州立大学生物系统工程系，美国普尔曼，991646120

摘要：针对现有加热板控制系统存在的不能连续改变加热速率、温度上冲量大和人机交互感差等问题，研发一套基于PID调节的可连续改变加热速率的加热板控制系统。该系统基于PID调节控制加热板以恒定的速率或连续改变的速率加热，实时监控保温温度和保温时间，调整温度上冲量，以及保存数据。控制系统中上位机软件以Visual Basic 6.0语言作为开发工具，主要功能模块包括菜单栏、串口通信、温度显示、参数设置、参数显示和提醒。程序设计包括传感器校准、加热速率、保温温度、数据保存和预处理等子程序。试验分别选取牛奶、土豆泥和核桃外壳粉为代表的液体、半固体和固体材料，以常用的0.1 ℃/min、0.5 ℃/min、1 ℃/min、5 ℃/min、10 ℃/min加热速率，对新加热板控制系统进行测试。试验结果表明，加热板的可控加热速率范围为0.1~13.35 ℃/min，加热速率控制精度为±0.1 ℃/min，保温温度的控制精度为±0.3 ℃/min；在连续改变速率的加热模式下，加热板仍能精确控制温度上升的速率和最终的保温温度；智能模式下，控制系统能将最难控制的固体样品的最大温度上冲量控制在0.5 ℃以下，满足微生物热致死动力学研究中对温度控制精度的要求。

关键词：加热板控制系统,加热速率,目标温度,智能模式,上位机软件,控制精度

基金资助：国家自然科学基金面上项目（31772031）；陕西省重点研发计划一般项目（2021NY—135）；榆林市科技计划项目（CXY—2019—129、CXY—2020—076）