本申請涉及智能控制，具體涉及基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法、設備、存儲介質。

背景技術：

1、在實驗室環境中，溫控系統的穩定性和精度對實驗結果的可靠性至關重要。許多實驗要求在特定的溫度范圍內進行，以確保反應的準確性和數據的有效性。然而，傳統的溫控系統通常采用恒定加熱或制冷設備，這種系統在應對環境溫度波動時容易出現溫度不穩定的現象，導致實驗結果受影響。此外，傳統系統在能源消耗方面效率較低，且對快速變化的溫度需求響應遲緩，無法滿足現代實驗室對精確溫控的需求。

2、相變材料(pcm)作為一種新型的熱儲存介質，具有顯著的潛力來優化實驗室的溫控系統。通過在固-液相變過程中吸收或釋放大量的熱量，相變材料能夠穩定溫度波動，提供更為精準的溫控。盡管現有的相變材料技術已應用于多個領域，但其低熱導性、過冷現象和高成本等問題仍是制約其廣泛應用的瓶頸。因此，如何將相變材料與智能控制技術結合，實現快速、精確且節能的實驗室溫控，成為提高實驗室環境控制效果的關鍵。

技術實現思路

1、為了解決上述的問題，本申請的實施例中提供了基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法、設備、存儲介質，降低能源消耗，同時提高溫控精度，確保實驗室溫度始終處于最佳范圍。

2、為此，本申請提供一種基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法，包括：

3、獲取實驗室內的溫度數據，通過實驗室溫度預測模型預測未來溫度；所述溫度數據包括當前溫度數據以及實驗室內溫控設備、相變材料種類；

4、根據目標溫度與當前溫度數據計算溫度偏差；

5、結合所述溫度偏差、目標溫度，通過自適應控制算法調整相變材料使用量及溫控設備的狀態，使得實驗室溫度處于目標范圍內。

6、在一些實施方式中，結合所述溫度偏差、目標溫度通過自適應控制算法確定相變材料的調節模式及溫控設備的狀態，包括：

7、根據溫度偏差確定相變材料的使用量；

8、根據所述當前溫度與目標溫度，基于控制策略動態調整溫控設備輸出功率；

9、根據溫度偏差以及未來溫度調整溫控設備的功率，以滿足冷熱平衡公式。

10、在一些實施方式中，所述控制策略采用pid控制算法，根據以下公式調整所述溫控設備輸出功率：

11、

12、其中，kp，ki，kd分別為控制器的比例、積分、微分增益系數；δt(t)為溫度偏差，δt(τ)為從初始時刻到當前時刻的溫度偏差的變化。

13、在一些實施方式中，根據溫度偏差確定相變材料的使用量，包括：

14、根據溫度偏差計算當前時刻相變材料的熱響應；

15、在溫度偏差大于預設范圍時，根據相變材料的潛熱，調整相變材料的使用體積。

16、在一些實施方式中，通過以下公式計算當前時刻相變材料的熱響應；

17、

18、其中，qpcm(t)為相變材料的熱響應，ρ為相變材料的密度，v為相變材料的體積，為相變材料的比熱容，δ為調節參數，δtbias(t)為溫度偏差。

19、在一些實施方式中，通過實驗室溫度預測模型預測未來溫度，具體為：

20、通過以下公式預測未來溫度：

21、

22、其中，t(t)為當前溫度，qi(t)為第i個熱源的輸入，α，β，λ為動態系數，n為熱源數量。

23、在一些實施方式中，通過以下公式調整相變材料的使用體積：

24、

25、其中，l為潛熱，ρpcm為相變材料的密度，qtotal＝mlab·cair·δtbias(t)為需要調節的熱量，vlab為實驗室體積、ρair為空氣密度。

26、第二方面，本申請提供一種電子設備，包括多個處理器、存儲器及存儲于所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，多個處理器執行所述計算機程序時實現如上任意一項所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法。

27、第三方面，本申請提供一種存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被執行時實現如上任意一項所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法。

28、本申請的另一方面，提供一種電子設備，包括多個處理器、存儲器及存儲于所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，多個處理器執行所述計算機程序時實現如上任意一項所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法。

29、本申請的另一方面，提供一種存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被執行時實現如上任意一項所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法。

30、如上所述，本申請通過結合相變材料與溫控設備的協同工作，利用動態自適應控制算法根據實時溫度數據和預測溫度調整實驗室溫度，能夠有效降低溫度波動并提高能效。通過預測未來溫度并實時調節相變材料的調節模式及溫控設備的狀態，本方法能快速響應溫度變化，保持實驗室內溫度穩定，避免過度制熱或制冷，進而減少能量消耗，延長設備使用壽命，提高實驗室溫控系統的整體性能和經濟性。

技術特征：

1.基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法，其特征在于：結合所述溫度偏差、目標溫度通過自適應控制算法確定相變材料的調節模式及溫控設備的狀態，包括：

3.如權利要求2所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法，其特征在于：所述控制策略采用pid控制算法，根據以下公式調整所述溫控設備輸出功率：

4.如權利要求3所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法，其特征在于：根據溫度偏差確定相變材料的使用量，包括：

5.如權利要求4所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法，其特征在于：通過以下公式計算當前時刻相變材料的熱響應；

6.如權利要求2所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法，其特征在于：通過實驗室溫度預測模型預測未來溫度，具體為：

7.如權利要求5所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法，其特征在于：通過以下公式調整相變材料的使用體積：

8.一種電子設備，其特征在于，包括多個處理器、存儲器及存儲于所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，多個處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1～7任意一項所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法。

9.一種存儲介質，其特征在于，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被執行時實現權利要求1～7任意一項所述的基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法。

技術總結
本申請提供一種基于相變材料的實驗室動態自適應溫控方法、設備、存儲介質，包括：獲取實驗室內的溫度數據，通過實驗室溫度預測模型預測未來溫度；所述溫度數據包括當前溫度數據以及實驗室內溫控設備、相變材料種類；根據目標溫度與當前溫度數據計算溫度偏差；結合所述溫度偏差、目標溫度，通過自適應控制算法調整相變材料使用量及溫控設備的狀態，使得實驗室溫度處于目標范圍內。本申請降低能源消耗，同時提高溫控精度，確保實驗室溫度始終處于最佳范圍。

技術研發人員：王成,歐燕秋,李漫棋,鄭鎮宇
受保護的技術使用者：廣東德成實驗室科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24