工業(yè)電爐如何實(shí)現恒溫控制
電爐的工業(yè)應用非常廣泛，爐溫的恒溫控制在電爐應用中是不可缺少的。工業(yè)電爐是一
種大慣性系統，要控制其溫度是比較困難的。目前在工業(yè)電爐溫度控制中，多采用PID
控制器，其特點(diǎn)是對受控對象的數學(xué)模型要求不高，甚至在不知道對象數學(xué)模型的場(chǎng)合，只要耐心調整P,I,D三個(gè)參數，也能在程度上達到控制要求。但是，由于這種方式帶有相當程度的“猜測’性，在控制精度要求較高的場(chǎng)合，PID控制往往難以滿(mǎn)足要求。木文介紹采用相關(guān)辨識和控制方法，通過(guò)現場(chǎng)實(shí)驗數據建立系統數學(xué)模型，并根據卡爾曼濾波、動(dòng)態(tài)規劃等現代控制理論，實(shí)現工業(yè)電爐恒溫控制的方法，達到了預期控制目標。
電爐系統的加熱能源由220V單相交流電提供。爐溫調節采用調整可控硅導通角進(jìn)而改變加熱爐供電電壓有效值的方法實(shí)現爐溫控制。木恒溫控制系統的工作過(guò)程是:220V交流電通過(guò)可控硅調壓器后，向加熱爐供電，同時(shí)熱電偶檢測加熱爐的溫度值。如果爐溫偏高，熱電偶輸出溫度的電信號，經(jīng)過(guò)模擬放大器和A/D變換后，送往微型計算機，計算機按照控制算法給出相應的控制量，送可控硅觸發(fā)電路，改變可控硅導通角，調節供電電壓有效值，實(shí)現爐溫控制。加熱爐恒溫控制要求:(400±3) ℃。為了盡量穩定爐溫，我們將加熱源分為二部分:一部分為粗調熱源，通過(guò)調壓器為工業(yè)電爐提供爐溫達到350℃左右的熱量，這部分熱量隨環(huán)境、供電電壓等變化而變化;另一部分為精調熱源，通過(guò)準確調節這部分加熱量，可以使系統克服因環(huán)境、供電電壓等干擾因素引起的爐溫波動(dòng)，達到恒溫控制要求。
為應用控制理論實(shí)現上述控制目標，首先應建立對象的數學(xué)模型。在木文中，系統被近似看作大‘眨勝的線(xiàn)性定常系統，并假設系統過(guò)程為具有各態(tài)歷經(jīng)性的平穩隨機過(guò)程(控制效果表明這種假設能夠滿(mǎn)足控制要求)。我們使用現場(chǎng)實(shí)驗和相關(guān)分析方法，建立加熱爐系統的數學(xué)模型，并將控制器以外的各系統組成環(huán)節都歸入對象一并建模，簡(jiǎn)化了系統建模過(guò)程。建模的過(guò)程是讓系統運行于380℃左右的穩態(tài)，然后由計算機向可控硅觸發(fā)電路發(fā)出一組二位式逆重復偽隨機序列信號，控制可控硅導通角，改變加熱爐供電電壓使爐溫發(fā)生小范圍波動(dòng)，計算機同時(shí)采樣爐溫值。根據相關(guān)理論，可以得到系統的脈沖響應函數的離散值，選擇某一階數的差分方程，采用曲線(xiàn)擬合方法，便可求出描述系統運動(dòng)規律的數學(xué)模型—差分方程。
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