基于参数自调整的真空烧结炉温度模糊控制系统

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1、基于参数自调整的真空烧结炉温度模糊控制系统黄浩（湖南铁道职业技术学院，湖南株洲412001）摘要:针对粉末冶金烧结过程中温度具有非线性、时滞、随机性和动态时变等特点，采用了一种参数自调整的模糊控制策略，对真空烧结炉的温度进行控制。经实践证明：各项指标均优于传统的PID控制方式，取得了令人满意的控制效果。关键词：真空烧结炉；温度；模糊控制中图分类号：TP273；TF345.7文献标识码：ATemperatureFuzzyControlSystemforVacuumSinteringFurnaceBased-onParameterSelf-Cont

2、rolHUANGHao(HunanRailwayProfessionalTechnologyCollege,Zhuzhou,Hunan,412oo1)Abstract:Thepowdermetallurgysinteringprocessionhadsuchcharacteristicsasnon-linear,time-delay,randomandtime-various.Accordingtothesetraits,weusedaparameterself-adjustingfuzzycontrolsystemtocontrolthete

3、mperatureofvacuumsinteringfurnace.ItshownthateveryqualityindexandcontroleffectofthismodelisbetterthanthatoftraditionalPIDcontrollerafterpractice.Keyword:vacuumsinteringfurnace;temperature;fuzzycontrol0引言烧结炉作为粉末冶金生产的关键设备，烧结温度的控制直接影响到产量的质量。其加热过程具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点，很难用数学

4、方法建立精确的数学模型。因此用传统的PID控制不能适应多变的烧结炉工况，难以满足控制精度和升、降温实时性要求，容易产生超调或升温速度慢等现象。为此考虑采用一种参数自调整的模糊控制技术：即通过在线调整参数改善系统的响应速度，提高精度。将它对真空烧结炉温度进行控制，取得了很好的控制效果。1真空烧结工艺简介与控制方法研究7烧结是在低于粉末体熔点的温度下进行加热，使毗连的颗粒相互间形成冶金结合。烧结温度和保温时间要按制品的化学成分合理的确定，在实际生产中，如果升温太快，可能使坯块中的成型剂、水分以及某些杂质剧烈挥发，导致坯块产生裂纹。降温速度对制品性能

5、同样有很大影响，不能过快，要视具体情况来定。[1]图1给出了烧结工艺的温度控制要求示意图。烧结过程大致包括：(1).自由升温段(ob)；(2).恒速升温段(cd)，即要求烧结温度上升的速度按照某一斜率进行；(3).保温段(bc、df和gh)，即要求在这一过程中温度基本保持不变；(4).恒速降温段（fg），即要求温度下降的速度按某一斜率进行；(5).自由降温段（hi）。在实际加热过程中，控温段数会随着烧结材料不同而不同。图1烧结温度控制要求示意图从图中可看到，除了ob（自由升温段）和hi（自由降温段）不需要精确的温度控制以外。其它各段都必须按具体

6、的要求，进行精确的温度控制以保证制品的质量。而炉温的变化具有大惯性，大滞后和超调明显的特点，常规PID控制以及一般的模糊控制都较难高性能的适应。因此采用一种参数自调整模糊控制系统来进行控制，其结构如图1所示。图1参数自调整模糊控制系统结构7它能根据烧结炉中不同阶段温度的实时变化趋势，通过自适应调整机构对模糊控制器的比例因子进行在线自动调整，使得温度响应具有超调小、响应快、适应性强、稳定性高等性能。参数自调整模糊控制系统的工作原理是:在基本的模糊控制器基础上增加调整控制机构，分为面向对象的控制级和面向控制器的规则调整级。面向对象的控制级是基本模糊

7、控制器；面向控制器的规则调整级是自适应调整机构，用来调整量化因子Ke、Kec和比例因子Ku。通过在线调节Ke、Kec和Ku，对烧结炉实现精确、有效的控制。2参数自调整模糊温度控制器参数自调整模糊温度控制器的设计分为两步：基本模糊控制器的设计和模糊自适应机构的设计。2.1基本模糊控制器的设计输入语言变量有两个，为实际温度与给定值之间的温度偏差e和偏差变化率ec，而输出变量选为系统控制通过加热装置的电流的可控硅导通角的变化量u。e,ec和u的基本论域分别为[-xe,xe]；[-xec,xec]；[-yu,yu]。分别规定其模糊子集为:={PL，PM

8、，PS，O，NS，NM，NL}={PL，PM，PS，O，NS，NM，NL}={PL，PM，PS，O，NS，NM，NL}集合中各元素分别代表：PL＝“正