双加热探空仪湿度传感器的加热控制研究.pdf

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1、2013年第32卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)47双加热探空仪湿度传感器的加热控制研究张颖超，王飞帆，廖俊玲，邓玲(南京信息工程大学信息与控制学院。江苏南京210044)摘要：利用双加热探空仪电容湿度传感器加热前后相对湿度和温度、露点、饱和水汽压问的关系，分析和建立了去除加热器影响的实际相对湿度的计算方法。采用模糊RBF神经网络PID控制方法对加热器进行控制，从而避免了繁琐的依靠人工实验整定PID参数的过程。Matlab仿真结果表明：同采用Niegler—Nichols经验公式的传统PID控制器相比，模糊RBFPI

2、D控制器具有更好的稳定性和更快的响应速度，其阶跃响应超调分别为l5．1％，4．3％，允许误差为2％的调节时间分别为7．12，3．8S。关键词：双加热探空仪；模糊RBF神经网络；PID控制；电容湿度传感器；温度控制中图分类号：TP302文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)08--0047-03ResearchonheatingcontrolofdoubleheatingradiosondehumiditysensorZHANGYing—chao，WANGFei·fan，LIAOJun—ling，DENGLing(CollegeofInformationandCont

3、rol，NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology，Nanjing210044，China)Abstract：AmethodforcalculationofactuaIrelativehumidityofheatedtwinradiosondecapacitivehumiditysensorwithoutinferenceofheaterisanalyzedandconstructedbasedonrelationshipbetweenrelativehumidity，temperature，dewpointandsatur

4、ationvaporpressurebeforeandafterheating．FuzzyRBFneuralnetworkPIDcontrolmethodisusedtocontroltheheater，avoidingofcomE]icatedmanualPIDparameterstuningprocess．Matlabsimulationresultsindicatethat，comparedwithtraditionalPIDcontrollerusingNiegler—Nicholsempiricalformula，thefuzzyRBFPIDcontrollerhasbe

5、tterstabilityandfasterresponsespeed，itsstepresponseovershootsare15．1％，4．3％respectively，settlingtimesunderpermissibleerrorof2％are7．12，3．8Srespectively．Keywords：doubleheatingradiosonde；fuzzyRBFneuralnetwork；PIDcontrol；capacitivehumiditysensor；temperaturecontrol0引言关系，分析了加热器的加热机理，建立了加热前后相对湿度探空仪作为高

6、空气象要素采集的主要工具在气象观测的计算模型。为了实现快速准确的数据测量，要求加热器中发挥着重要作用。由探空仪测量的高空大气湿度是大气具有良好的动静态特性，同时，为了避免传统PID控制器参探测综合观测系统中的关键要素之一，其可靠与否直接影数难以整定的缺陷，引入了模糊RBF神经网络对PID参数响着天气预报和气候预测的准确性J。探空仪湿度测量进行在线整定，4J，仿真结果表明：模糊RBF神经网络PID的一个难点是如何有效预防和消除因为高空大气的低温低有效地减小了系统的超调量和响应时间，从而使得利用加湿环境导致的传感器结露结冰。针对上述问题应运而生的热模型计算消除传感器自身的温湿度耦合关系

7、和自热效应双加热探空仪使用2个集成了加热芯片的电容湿度传感器带来的影响成为可能。进行交替加热和测量，是目前气象探空领域研究的一个新1去除加热器影响的原理和方法热点。探空仪上使用的湿度传感器在高空大气可能接触低温本文通过研究双加热探空仪电容湿度传感器自加热过高湿的环境，传感器表面发生的凝露(霜)甚至结冰和传感程涉及到的温度、湿度、露点和水汽压等相关物理量之间的器温度过低都会导致极大的测量误差。因此，需要通过加收稿日期：2013-01-24基金项目：公益性行业(气象)科研