本发明涉及温度控制，且更具体地涉及一种用于取暖器的温度自适应调节方法及系统。
背景技术：
1、随着现代生活节奏的加快和人们对生活品质追求的不断提升，室内环境的舒适度已成为衡量生活质量的重要标准之一。尤其在冬季，取暖设备成为家庭生活中不可或缺的一部分。然而，传统的取暖器在温度控制方面往往存在局限性，无法满足人们对室内恒温、舒适且节能的需求。
2、传统取暖器在能源消耗方面存在显著问题。由于其缺乏智能调节功能，无法根据室内温度实时调整工作功率，往往导致能源过度消耗。在室温已达到设定值时，取暖器仍可能继续以高功率运行，造成不必要的能源浪费。这不仅增加了用户的经济负担，也与现代社会节能减排的环保理念背道而驰。
3、其次，传统取暖器在温度控制方面缺乏精确性。由于其调节方式简单且粗糙，无法准确响应室内温度的变化，导致供热温度波动较大。这不仅影响了室内环境的舒适度，还可能因过度供热或供热不足而降低取暖效果。
技术实现思路
1、针对上述技术的不足，本发明公开一种用于取暖器的温度自适应调节方法及系统，通过实时监测室内温度，并根据设定的目标温度智能调节取暖器的功率，实现了对室内温度的精确控制，减少了能源消耗。
2、为了实现上述技术方案，本研究采用以下技术方案：
3、一种用于取暖器的温度自适应调节方法，其中包括以下步骤：
4、步骤1、用户干预与调控；
5、在本步骤中，用户通过控制面板或遥控器随时查看室内温度和取暖器的工作状态，以及调整取暖器的目标温度或切换取暖器的工作模式；
6、步骤2、环境温度监测；
7、在本步骤中，通过取暖器内置的温度传感器，来实时监测环境温度；
8、步骤3、温度数据反馈；
9、在本步骤中，通过无线通信模块将温度传感器实时监测到的温度数据信息发送到控制模块；控制模块中的控制器通过无线通信模块将实时温度、目标温度和取暖器工作状态信息发送到控制面板和遥控器；所述无线通信模块包括射频收发器、天线、数据处理单元、通信协议、电源管理单元、加密与安全性、配置与调试接口；
10、步骤4、比较实时温度与目标温度；
11、在本步骤中，控制模块通过对比模块将实时温度与预设的目标温度进行比较；所述对比模块包括温度传感器接口、目标温度设定接口、差值计算器、误差信号输出接口；
12、步骤5、调节取暖器工作状态；
13、在本步骤中，当实时温度低于目标温度时，控制模块发送信号给取暖器的工作模块，启动加热功能，并根据实时温度与目标温度的差值，控制模块通过温度自适应调节模块，自动调节取暖器的功率输出，即温度差大于2摄氏度时，控制模块指令取暖器以高功率加热，温度差小于或等于2摄氏度时，控制模块指令取暖器以低功率加热或保持恒温；当实时温度达到或超过目标温度时，控制模块指令取暖器停止加热或以较低功率维持恒温；所述温度自适应调节模块包括控制算法、参数调整器、饱和限制器和输出映射器，所述控制算法为改进型pid算法。
14、作为本发明进一步的技术方案，所述步骤1中，取暖器的工作模式分为高功率模式、低功率模式和正常功率模式；当用户设置取暖器的工作模式为高功率模式时，温度自适应调节模块不再工作，取暖器将持续以高功率模式运转；当用户设置取暖器的工作模式为低功率模式时，温度自适应调节模块不再工作，取暖器将持续以低功率模式运转；当用户设置取暖器的工作模式为正常功率模式时，温度自适应调节模块开始工作，控制模块通过温度自适应调节模块，自动调节取暖器的功率输出；
15、作为本发明进一步的技术方案，根据权利要求1所述的一种用于取暖器的温度自适应调节方法，其特征在于：所述步骤2中，温度传感器为dht11数字温湿度传感器，能够实时测量环境温度，并将数据转换为数字信号输出。
16、作为本发明进一步的技术方案，所述步骤3中，控制模块中的控制器为stm32f103c8t6微控制器；
17、作为本发明进一步的技术方案，所述步骤4中，差值计算器的公式为：
18、δt＝t1-t2 (1)
19、公式(1)中，δt表示需要调节的温度差值，t1表示用户设定的期望温度，t2表示通过温度传感器实时获取的当前环境温度，通过公式(1)计算出需要调节的温度差值，然后对比模块通过误差信号输出接口将温度差值传递给温度自适应调节模块。
20、作为本发明进一步的技术方案，所述步骤5中，改进型pid算法的公式为：
21、
22、公式(2)中，u(t)表示控制器的输出，即取暖器需要调整的输出功率，e(t)表示误差，即目标温度与实时温度之差，p表示比例系数，决定了取暖器对实时温度与目标温度之间误差的即时反应程度，i表示积分系数，用于消除稳态误差，d表示微分系数，根据误差的变化率来调整控制输出，β表示积分项的开关函数，用于控制积分项是否起作用，在取暖器接近目标温度时，为了避免积分项导致的过度调整，通过设置β为0来关闭积分项；通过公式(2)得到控制器的输出值，从而得到取暖器应该调整到的输出功率。
23、作为本发明进一步的技术方案，所述步骤5中，输出映射器通过线性变换，将pid输出映射到取暖器指令的允许范围内，线性变换的公式为：
24、
25、公式(3)中，u表示映射后的控制指令，umax表示取暖器指令的最大值，umin表示取暖器指令的最小值，umaxpid表示pid控制器输出的最大值，uminpid表示pid控制器输出的最小值，u(t)表示当前时刻的控制指令，通过公式(3)得到处于取暖器指令允许范围内的pid输出；pwm信号占空比计算公式为：
26、
27、公式(4)中，v表示通过公式(3)计算出的映射后的控制指令，vmin和vmax分别表示通过公式(3)计算出的映射后的控制指令的最小值和最大值，通过公式(4)将映射后的控制指令转换为pwm信号的占空比，从而以控制取暖器的功率大小。
28、为了解决上述技术问题，本发明还采用以下技术方案：
29、用户干预与调控模块，用于查看室内温度和取暖器的工作状态，以及调整取暖器的目标温度或切换取暖器的工作模式；
30、环境温度监测模块，用于实时监测环境温度；
31、无线通信模块，用于将实时监测到的温度数据发送到控制模块；
32、控制模块，用于管理和协调整个取暖器温度自适应调节系统的运行，包含对比模块和温度自适应模块；
33、对比模块，用于计算需要调整的温度差值，并将温度差值发送至温度自适应模块；
34、温度自适应调节模块，用于调整功率输出；
35、工作模块，用于根据温度自适应调节模块的输出信号，调整功率加热；
36、所述无线通信模块的输入端连接环境温度监测模块的输出端，输出端连接控制模块的输入端，所述工作模块的输入端连接控制模块的输出端，所述用户干预与调控模块的输出端连接控制模块的输入端，所述对比模块的输出端连接温度自适应模块的输入端。
37、积极有益效果：
38、通过用户干预与调控模块，用户可以轻松查看室内温度和取暖器的工作状态，并根据个人需求调整目标温度或切换工作模式；通过环境温度监测模块，能够实时监测环境温度，确保数据的准确性和实时性；对比模块能够计算需要调整的温度差值，并将差值发送至温度自适应调节模块，温度自适应调节模块则根据这些差值智能地调整功率输出，确保取暖器以最佳的工作状态运行，这种高效节能的调节方式不仅减少了能源的浪费，还降低了用户的运行成本。
1.一种用于取暖器的温度自适应调节方法，其特征在于，包含以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种用于取暖器的温度自适应调节方法，其特征在于：所述步骤1中，取暖器的工作模式分为高功率模式、低功率模式和正常功率模式；当用户设置取暖器的工作模式为高功率模式时，温度自适应调节模块不再工作，取暖器将持续以高功率模式运转；当用户设置取暖器的工作模式为低功率模式时，温度自适应调节模块不再工作，取暖器将持续以低功率模式运转；当用户设置取暖器的工作模式为正常功率模式时，温度自适应调节模块开始工作，控制模块通过温度自适应调节模块，自动调节取暖器的功率输出。
3.根据权利要求1所述的一种用于取暖器的温度自适应调节方法，其特征在于：所述步骤2中，温度传感器为dht11数字温湿度传感器，能够实时测量环境温度，并将数据转换为数字信号输出。
4.根据权利要求1所述的一种用于取暖器的温度自适应调节方法，其特征在于：所述步骤3中，控制模块中的控制器为stm32f103c8t6微控制器。
5.根据权利要求1所述的一种用于取暖器的温度自适应调节方法，其特征在于：所述步骤4中，差值计算器的公式为：
6.根据权利要求1所述的一种用于取暖器的温度自适应调节方法，其特征在于：所述步骤5中，改进型pid算法的公式为：
7.根据权利要求1所述的一种用于取暖器的温度自适应调节方法，其特征在于：所述步骤5中，输出映射器通过线性变换，将pid输出映射到取暖器指令的允许范围内，线性变换的公式为：
8.一种用于取暖器的温度自适应调节系统，其特征在于：包括：
