大型台车式电阻炉预测模糊温度控制系统

作者：郭凯明

摘要：电阻炉热处理过程通常呈现大滞后,非线性,时变性等特点,而且大型台车式电阻炉由于加热空间大,温度场存在强耦合,现场强干扰,给温度控制带来极大的不确定性,严重影响产品质量.因此,成功解决电阻炉温度控制问题以满足热处理工艺要求具有重要的现实意义. 本文首先介绍了我国电阻炉温度控制的现状,发展趋势及存在的问题,着重分析了大型台车式电阻炉热处理过程中温度控制所面临的问题. 其次针对电阻炉温度系统具有多输入多输出,大时滞,强耦合的特点,本文采用预测控制与模糊控制相结合的方法,即在简化控制域长的广义预测控制基础上(单值广义预测控制算法),采用高层模糊控制单元作为辅助单元进行闭环优化补偿.通过仿真,表明该算法对于多输入多输出,纯滞后,强耦合系统,具有良好的跟踪性能,并在实际运行中也取得了满意的控制效果. 根据台车式电阻炉温度热处理工艺的要求,本系统完成了基于现场总线技术,集检测,控制和管理等功能于一体的电阻炉温度控制系统的开发.整个系统采用二级计算机控制方式,基础自动化级采用西门子公司S7—200系列PLC,实现对对台车,电源车的运行以及砂封,炉门升降和密封的控制.监控级为台湾研华生产的工业控制机,完成对系统的组态,监控,报警,制表等功能.系统软件操作简便,画面动感直观,控制效果良好,具有高适应性,高可靠性和高稳定性等特点. 本文主要研究成果是:通过对大型台车式电阻炉的研制,解决了大型热处理设备制造过程中大滞后,紧耦合,强干扰等关键技术问题,有利于对温度均匀和精度要求较高的热处理工艺的发展,提高了压力容器等设备的质量,推动了热处理加工行业的生产自动化,为大型化热处理设备的制造及改造提供了成功的经验.

关键词：台车式电阻炉；预测控制；模糊控制；热处理