合成闸瓦热处理工艺自动控制系统

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1、摘要根据铁道部科技发展规划，高速重载将是我国铁路发展的主要方向。闻瓦是机车、车辆制动系统中不可缺少的一个部件。由于铁路运输的特点，闸瓦工作条件极为复杂，它承受着高温、静载荷和动载荷的作用。因此，闸瓦质量直接关系着铁路运输生产的安全。在合成闸瓦生产过程中，重要的一个环节是合成闸瓦的热处理工艺。热处理过程具有非线性、时变、有噪声干扰、纯滞后等特点，对这类工业过程建立精确的数学模型是非常困难的，所以经典PID控制理论难以在热处理温度控制上取得良好的控制效果。针对合成闸瓦热处理过程中调整次数多且间隔时间长、各升温梯

2、度所用时间难以控制、控制精度不高等问题，兰州车辆修配段提出对TDL型恒温干燥箱进行自动化改造。针对热处理温度控制的特点，本文设计了以单片机ADktC812为控制核心的温控系统硬件电路。AD,uC812单片机是具有真正意义上的完整数据采集芯片，它的A／D转换速度高、结构简单。将其与软件结合，实现了对热电偶冷端补偿、非线性的硬件校正和过零触发PWM脉宽调功控温。经调试发现电路反应速度快，抗干扰能力强。本文还分析了热处理过程温度变化的特点及控制难点，总结了待改进设备温度控制精度差的根本原因，考虑到控制方法必须有效

3、的应用于实际控制中，采用了改进Smith预估补偿一积分分离分段式抗饱和PID控制算法，将其运用到了TDL型恒温干燥箱的改造中，经现场调试验证了这种控制方法能够降低超调量，大幅度减小静态误差，较好的解决了热处理温度控制的难题。课题完成了控制系统硬件电路、系统软件的设计与调试，进行了控制算法的编写、整定和调试，并进行了现场实际运行。经验证，该温度控制器工作稳定，可靠性高，控制算法不需要被控对象的精确数学模型，适应性好，工程操作性高，鲁棒性强，具有较好的控制效果。关键词：合成闸瓦热处理；AD／tC812．时滞系统

4、；改进的Smith预估算法分类号：TGl55．1；TF214△!竖Ⅸ皿ABSTRACTAccordingtothetechnologyanddevelopmentplanningofrailwayministry,higll-speedandheavy—dutyrailwaywillbethemajordirection．Brakeshoeisanindispensablecomponentinvehicleandbrakesystem．Becauseofrailwaytransportcharacteri

5、stics，theyresultsinthecomplicatedworkingenvironmentofthebrakeshoe．Thebrakeshoeendureshightemperature，staticloadanddynamicload．Therefore，thereliabilityofbrakeshoequalityisdirectlyrelatedtotherailtransportsafety．Thecharacteristicsofheat-treatmentprocessingar

6、enonlinear,time-varying,noisyandtime—delay．SOitisverydifficulttoestablishtheaccuratemathematicalmodeloftheobject．ItisalsoverydifficulttocontrolthetemperatureoftheindustryprocessusingtheconventionalPIDcontroltheory．Sincetheheat—treatmentinstnamenlofthecompo

7、sitebrakeshoeshaslongintervaltimeinadjustment，hardcontrolinthetimeoftherisingtemperatureandlowcontrolprecision，lanzhouvehiclerepairingsectionproposedtheautomaticreformtotheTDLconstanttemperaturedryingoven．Againstthecharacteristicsofheat-treatmenttemperatur

8、econtrol，thedesignofthehardwaresystemthatusedAD／zC812microcontrollerasthecontrolcenterWaSdiscussed．AD／-C812mierocontrollerisarealandcompletedataacquisitionchip．ItsA／Dconverterhashighspeed,simplestructure．Comb