大型臺車式電阻爐預測模糊溫度控制系統

作者：郭凱明

摘要：電阻爐熱處理過程通常呈現大滯后,非線性,時變性等特點,而且大型臺車式電阻爐由于加熱空間大,溫度場存在強耦合,現場強干擾,給溫度控制帶來極大的不確定性,嚴重影響產品質量.因此,成功解決電阻爐溫度控制問題以滿足熱處理工藝要求具有重要的現實意義. 本文首先介紹了我國電阻爐溫度控制的現狀,發展趨勢及存在的問題,著重分析了大型臺車式電阻爐熱處理過程中溫度控制所面臨的問題. 其次針對電阻爐溫度系統具有多輸入多輸出,大時滯,強耦合的特點,本文采用預測控制與模糊控制相結合的方法,即在簡化控制域長的廣義預測控制基礎上(單值廣義預測控制算法),采用高層模糊控制單元作為輔助單元進行閉環優化補償.通過仿真,表明該算法對于多輸入多輸出,純滯后,強耦合系統,具有良好的跟蹤性能,并在實際運行中也取得了滿意的控制效果. 根據臺車式電阻爐溫度熱處理工藝的要求,本系統完成了基于現場總線技術,集檢測,控制和管理等功能于一體的電阻爐溫度控制系統的開發.整個系統采用二級計算機控制方式,基礎自動化級采用西門子公司S7—200系列PLC,實現對對臺車,電源車的運行以及砂封,爐門升降和密封的控制.監控級為臺灣研華生產的工業控制機,完成對系統的組態,監控,報警,制表等功能.系統軟件操作簡便,畫面動感直觀,控制效果良好,具有高適應性,高可靠性和高穩定性等特點. 本文主要研究成果是:通過對大型臺車式電阻爐的研制,解決了大型熱處理設備制造過程中大滯后,緊耦合,強干擾等關鍵技術問題,有利于對溫度均勻和精度要求較高的熱處理工藝的發展,提高了壓力容器等設備的質量,推動了熱處理加工行業的生產自動化,為大型化熱處理設備的制造及改造提供了成功的經驗.

關鍵詞：臺車式電阻爐；預測控制；模糊控制；熱處理