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针对不同影响因素导致温控系统难以快速准确调节PID控制器的控制参数,避免硅碳棒电热元件温度波动大,调节时间长,同时防止粒子群优化(PSO)算法陷人局部收敛,无法得到最优参数值,提出一种基于改进粒子群优化的模糊温度控制方法,用于电阻式加热烟具温控系统对硅碳棒电热元件的温度调节。通过传感器测量反馈实际温度,将偏差值输人模糊控制器,利用改进粒子群算法优化模糊控制器的量化因子及比例因子,针对温控系统的控温数学模型选择合适的调控参数,减小硅碳棒电热元件温度偏差,同时与传统PID和模糊PID控制对比分析优化效果,得到最佳控制方法温控系统工作流程。

研究的电阻式加热烟具温控系统主要包括主控制器、温度检测模块、升压转换器、MCH陶瓷硅碳棒电热元件、电源系统模块等部分构成。设计的温控系统工作流程,MCH金属陶瓷硅碳棒电热元件传热效率高、升温快、安全性较高,且采用针式结构,表面上釉,能对烟丝充分加热。主控制器采用STM32L071系列芯片,控制升压转换器给硅碳棒电热元件提供不同的升温电压。温度检测模块采用四线制PT1000铂热电阻与硅碳棒电热元件接触,并连接模数转换芯片MAX31865进行模数转换,辅控制器将检测的实际加热温度反馈到主控制器,并与设定温度进行比较,通过调整脉冲宽度调制(PWM)信号的占空比,输出不同电压值,控制加热功率,实现对MCH陶瓷硅碳棒电热元件的温度调节主控芯片驱动MCH陶瓷硅碳棒电热元件导通加热后,外界环境的变化会对加热温度稳定性产生一定影响。为探究控制方法对硅碳棒电热元件温度的调节效果,需针对温控系统的控温过程建立数学模型在电阻式加热烟具温控系统中,对硅碳棒电热元件进行研究、分析和优化时,需要通过其热量传递环节,确定温控系统的控温数学模型。通电后,电流经过MCH陶瓷硅碳棒电热元件内部导电发热线路使其发热,产生的焦耳热扩散到表面,对烟支烟草段进行周向加热,产生的热量大部分都通过热传导方式转移到烟草段的烟丝上。MCH陶瓷硅碳棒电热元件主要由前部的针体与烟丝接触加热,后端法兰部分与金属外壳之间还存在接触传热。由于MCH陶瓷硅碳棒电热元件表面上釉、硬度高,烟丝硬度较小,且两者接触面积较大,于是产生的接触热阻较小,其影响可以忽略。http://www.guitanbang.net.cn/
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