溫度控制基本上是人們感興趣的每一種化學反應的先決條件。溫度影響反應的速率,通常影響反應的完整性。人體包含一個生物溫度控制系統,以維持較窄的體溫范圍。工藝設計用于生產各種材料也需要溫度控制。工程師可以在模擬...
溫度控制基本上是人們感興趣的每一種化學反應的先決條件。溫度影響反應的速率,通常影響反應的完整性。人體包含一個生物溫度控制系統,以維持較窄的體溫范圍。工藝設計用于生產各種材料也需要溫度控制。工程師可以在模擬和數字溫控器之間進行選擇。

數字恒溫器。一些模擬家用恒溫器由銅帶螺旋組成。隨著銅帶受熱膨脹,螺旋形膨脹,移動機械控制桿。爐子或空調器會相應地做出反應。模擬控制器只對當前環境做出反應。數字溫控器中的微處理器接收來自環境的數字輸入,并對其進行操作,以實現更大程度的控制。如果系統升溫快,模擬系統只有在控制器達到其所需的溫度(稱為設定值(SP))時才會做出反應。熱源可能被關閉,然而,系統會超過設定值,因為它從系統周圍的熱輻射表面吸收能量。一個數字溫度控制器計算溫度上升的速度,并在達到設定值之前觸發設備響應。控制器使用過去的數據來預測和改變未來結果:數字溫度控制器可采用多種算法或計算方案,其中最常見的是比例積分微分控制器或PID控制器。它使用三種獨立的計算方法來保持溫度恒定。誤差(e)是實際溫度(T)與設定值溫度(SP)比例計算根據E的大小將輸入流更改為一個過程。E為2時,需要的能量輸入是E為1的兩倍。比例控制可防止系統超出SP,但響應可能緩慢。積分法預測未來數據趨勢將持續在上面的例子中,如果T增加E為2,然后增加E為4,系統可能預計下一個E將為8,因此,它可能不是將響應加倍,而是將響應提高三倍,而不是等待下一次測量。比例積分(PI)控制器可能會圍繞SP振蕩,在過熱和過冷之間跳躍。微分控制方法將抑制振蕩。計算中使用E的變化率。PID控制器使用三種計算的加權平均值來確定在任何時刻應采取的措施。這種數字式溫度控制器是最常見的有效的,因為它使用當前、歷史和預期的數據。其他控制方案需要有關系統性質的信息。這些知識提高了控制器預測系統未來響應的能力。