PDF《D炉温控制器》

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0 5 一种A I ― P I D炉温控制器 杨帆,肖大雏 ( 武汉大 学 自动化 系, 湖北 武汉430072)摘要:针对大容量 、 纯滞后 的电阻 炉特 性,提出一种 A I - P I D炉温控 制器 .

介绍了AI-PID的 控制算法 , 控制装置及 温度 检测 热 电偶 的冷 端补 偿和 线性 化 处理 方法 , 以及 数 字式 炉温调 功方 法.提 出的炉温控 制器 具有控 温过 程平稳 且精度 较 高的品质 . 关键词 : 控制器 ;

电阻炉 ;

热 电偶 ;

线性化 中图分 类号 : T M5

7 1 .

6 文 献标志 码:B1引言由于某些热 处理 工艺 的需 要,要求 对 大容量箱 式 和管式 电阻炉 的加温过程 按某一 设定规 律升 温、降温 和保 温,并有较高 的控 温精 度,而且 控温 范围大(

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0 0 o C ) . 这类 被控对 象属于大惯性 浅滞后和参数 时变 的非 线性系统 , 难 以确 定其 控制 的数 学模型 .常规 的P I D 控制器 在控制炉 温 的应用 中存 在许 多不适 应 的问题 , 但在 控制理论 和技 术不 断发 展 的现今 , P I D 控制由于 其简单 、 稳 定性 能好、可靠性高 等优点 , 仍有其 强大 的生命力 .把专 家智 能与 传统 的P I D控制 相结合 , 形成 了所谓 自适 应P I D控制 或 自校正P I D控制技 术,美国把此类 控制器称为E X ― A C T( E x p e r t A d a p t i v e C o n t r o l l e r T u n i n g ) E . 已见的一些自适应P I D数学模 型过 于繁杂 ,这里提 出一种 基 于被控对象 的特 性 和人工智 能(Ar t i f i c i a l I n t e l l i ― g e n c e , A I ) 调节 的经验 与常规 的P I D 算 法相结合 的一 种A I ― P I D 控制算法 , 并介 绍 以微处 理器 为核心 的硬 件配置 系统 , 炉温检测 热 电偶 的冷端 补偿 及非线性 处理 , 准连续 间歇数 字式调 功方法 .该类 控制 器的 系统设置简便 , 实用效果令人满意 .

2 A I ― P I D炉温控制器的控制算法 基于大功 率 电阻炉 的工 作动 态特性 , 采 用分段 收稿 日期 :

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8 a动化s 仪表

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2 ) 控制算 法,即升 温、降温段 和A I ― P I D 调 节段 二个 过程.在升温 、 降温段 中,为避免系统控温超调且有 良好的升温 、 降温跟 随性 , 取在该炉 温设定值 的8

0 %为 升温 、 降温段 .该段采用人工智能 ( A I ) 控制 . 进入恒 温段后则转为A I ― P I D 调节 . 炉温分段控制如 图1 .图中,为设 定值 , 为 设定 值的8

0 %( 分段 控 制分 界点) . AI - PI D / 一产圈1炉温分段控制2.1升温 、 降温段的控制量 在升、降温段 中,既要 使 炉温 能有 快速的跟 随 特性 , 又要有较高 的跟 随精 度 .这 里采用 人工智 能(AI)控制 的策略 , 以分析 即时温度误 差e和温度 变 化趋势 为手段 的控制规则.其表达式如下 : u o = f ( e , e . , , …, , , , …) [ e J (

1 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com 根据 炉温偏差 , 控制器 即时输 出与偏 差成 比例 的调节量 ;

传统 的 比例控制 只能输 出一个与偏 差e本身成 比例 的调节 量=+Kpe.但实际炉温 的特 性是在低 温和 高温控制时 ,同样变 化∥℃所 需要 的 功率 是 不相 同的 ,在低温时较小 而在 高温时则 较大.在此 , 采取 比例输 出的调节量 与炉温设定值 ￡ 和 温度偏差量 e 的乘积成 比例 : = K . ・ e ・ 件【