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第7章 PID 控温救命(1 / 3)

废丹房内,秦洛正对着一堆瓶瓶罐罐发愁。

“温度波动还是太大了”他盯着水浴锅中不断起伏的水温,眉头紧锁。直接火烤已经稳定了许多,但±5度的波动范围依然让他这个习惯了实验室精密温控的人感到抓狂。

柱子在一旁看着秦洛对着一锅水念念有词,忍不住问道:“秦师兄,这温度不是挺稳的吗?比以前强多啦!”

“不够,远远不够。”秦洛摇头,“温度稳定性直接影响反应速率和产物纯度。特别是某些对热敏感的成分,几度的差异就可能导致降解或副反应。”

柱子似懂非懂,但看秦洛严肃的表情,知道这一定是很严重的问题。

秦洛盯着那锅水,大脑飞速运转。在现代实验室,这种问题很好解决——一个pid温控器搞定。但在这个连电都没有的修仙世界,上哪找pid控制器去?

“等等”秦洛突然眼睛一亮,“没有电子pid,我可以做一个机械式的啊!”

说干就干。他找来一块木板,几根竹片,一些丝线,还有一个小滑轮和配重块。又让铁大锤帮忙打造了几个小小的金属零件。

“秦师兄,您这是要做啥?”柱子好奇地看着秦洛摆弄这些零碎。

“做一个温度自动控制器。”秦洛头也不抬,专注地组装着零件,“原理很简单:利用不同金属的热胀冷缩系数不同,通过机械结构放大这种变化,自动调节风门大小,从而控制火力。”

他在丹炉的进风口处安装了一个由双金属片制成的感温元件。当温度升高时,双金属片弯曲,通过连杆机构带动风门关小,减少进风量,降低火力;温度降低时,过程相反。

“这是比例控制(p),温度偏差越大,调节作用越强。”秦洛一边调试一边解释。

接着,他增加了一个积分机构——一个小沙漏般的装置,通过细沙流速来模拟积分时间。“这是积分控制(i),消除静差,让温度最终稳定在设定值。”

最后,他还加了一个微分机构——一个阻尼器,防止系统 overshoot(超调)。“微分控制(d),预测温度变化趋势,提前抑制波动。”

柱子目瞪口呆地看着这个由木片、金属和丝线组成的复杂装置,完全无法理解这些零件的用途。

“秦师兄,这这东西真能控制温度?”柱子怀疑地问。

“理论上可行。”秦洛调试着最后一个零件,“实践是检验真理的唯一标准。来吧,我们试一下。”

他点燃炉火,将新的温控器接入系统。装置开始工作,双金属片随着温度变化微微弯曲,带动一系列连杆和滑轮,精细地调节着进风门的大小。

柱子屏息凝神地看着温度计——那是一根秦洛自制的、刻有粗略刻度的玻璃管,里面装着随温度膨胀收缩的液体。

奇迹发生了。

炉温上升的速度明显变得平稳,不再像以前那样忽高忽低。当接近设定温度时,温控器开始精细调节,风门时开时关,将温度稳定在一个狭窄的范围内。

“成、成功了!”柱子看着那几乎不动的液柱,激动得声音发颤,“温度真的稳住了!”

秦洛也松了口气。虽然这个机械式pid粗糙得很,但在这个没有电力的世界,已经算是黑科技了。

“还需要优化参数。”秦洛观察着系统的响应,“p值有点大,超调明显;i时间太长了;d作用不够强”

他一边嘀咕着一边调整着各个部件的参数:改变杠杆比例、调整沙漏流速、更换阻尼器的阻尼系数

经过一番调试,温控效果越来越好,温度波动范围缩小到了±1度以内!

“太神奇了!”柱子看得两眼放光,“秦师兄,您真是神了!”

就在这时,铁大锤扛着他的新作品风风火火地闯了进来:“秦师弟!看俺的新炉子!加了你说那个什么扰流片!”

他一进门就看到那个正在自动调节风门的机械装置,顿时愣住了:“这、这是啥玩意儿?”

秦洛简单解释了一下pid温控原理。

铁大锤听得云里雾里,但看到那稳定的炉温,顿时明白这玩意儿有多厉害。

“妙啊!”铁大锤一拍大腿,“这玩意儿要是装在俺的炼器炉上,岂不是能精准控制火候了?”

“理论上可以。”秦洛点头,“不过炼器温度更高,需要耐高温的材料。”

“这个好办!”铁大锤兴奋地说,“俺那里有耐火合金!来来来,帮俺也做一个!”

于是,三人开始合作改进温控器。铁大锤提供材料和加工技术,秦洛设计控制系统,柱子打下手。

就在他们忙得热火朝天时,谁也没注意到,丹炉的温度正在悄然上升。

由于新炉子的保温性能太好,而温控器的调节范围有限,系

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