多功能材料实验机的温度控制研究

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1、多功能材料实验机的温度控制研究魏瑾，苏海龙，骆宗安（东北大学轧制及连轧自动化国家重点实验室，辽宁沈阳110004）摘要本文介绍了在参考国外先进的多功能材料实验机以及济钢MMS-100设计的基础上，并结合对温度控制的要求，对MMS-200多功能材料实验机温度控制系统的研究和设计。本文还详细阐述了在温度控制系统中加入Labview模糊控制模块和断电采集的应用对控制精度的影响，及其实现方法。关键词Labview；模糊控制；多功能；热力模拟中图分类号：StudyonTemperatureControlofMulti-functio

2、nMaterialTesterWEIJin,SUHai-long,LUOZong-an(TheStateKeyLabofRollingandAutomationofNortheasternUniversity,Shenyang110004)AbstractThispaperintroducedthestudyanddesignoftemperaturecontrolsystemofThermo-mechanicalSimulatorMMS-200,whichbasedontheresearchoftheforeignadv

3、ancedmultifunctionThermo-mechanicalSimulatorandMMS-100ofJigangIronandSteelCo.,andcombinedtherequireoftemperaturecontrol.ItalsoexpatiatedontheinfluenceofthecontrolprecisionwhichoccurredbytheapplicationofLabviewfuzzycontrollermoduleandthecollectionmethodintemperatur

4、econtrolsystem,anddescribedthemeansofimplement.KeyWordsLabview；FuzzyControl；multifunctional；Thermo-mechanicalSimulator1引言在MMS-200实验机，由于测量温度的热电偶直接焊接在试样上，试样的加热方式采用电阻直接加热，试样上通电流所造成的电磁场会对热电偶的采样数据产生一定的波动，又因为温度闭环是一个大滞后系统，于是对温度闭环的控制效果有极大的影响。温度控制系统是多功能材料实验机的控制系统很重要的一部分，为了

5、将温度闭环控制的更好，在MMS-200实验机的开发过程中，我们考虑了断电采集的采集方式，并在闭环中加入Labview模糊控制模块，以对控制精度进行改善，并进行了离线和在线的多次试验。本文将对断电采集模块和Labview模糊控制模块的结构，方法及应用进行详细介绍，对控制结果进行系统分析，以说明该控制方式的优点和对控制精度的提高。作者简介：魏瑾，（1978－），女（汉族），浙江杭州人，工程师。沈阳（110004）东北大学105＃轧制技术及连轧自动化国家重点实验室联系电话：024-836836793332控制系统及应用在MMS-

6、200实验机中，加热系统所用的可控硅变压器采用的是单相全控交流电路，通过调整可控硅控制角和导通角的大小，对试样进行加热，为了保证对温度采样的准确性，于是在控制角的范围内，利用焊在试样表面的热电偶对试样的测量温度进行采样（并且要控制采样周期在10±1ms范围内），然后通过温度变送器（响应时间小于10ms）送入计算机中，经过计算机控制软件换算和滤波处理后，将处理后的数据作为实际值，经过模糊PID模块的控制运算，输出控制值，再通过AO模板送给可控硅，完成温度闭环的控制系统。这样便可以使试样温度精确地达到预设的温度，控制温度的稳态

7、偏差低于±1℃。为了减小可控硅的额定电流，更好地使强电和弱电隔离，采用变压器原侧调节可控硅的方法。以下是温度系统的控制框图。图1温度闭环控制系统示意图Fig.1Thermalclosed-loopcontrolsystem2.1断电采集[8]MMS-200实验机所使用的交流电工频为50Hz，其周期为20ms，在经过可控硅整流触发之后，将正弦交流电变为脉动直流电（正半周），可以使周期变为10ms。加热时，利用可控硅控制输出电压的原理是：根据上一个周期检测到的试样实际温度与目标温度的差值，经控制算法计算出下一周期可控硅触发角的

8、大小，该触发角决定了可控硅触发导通时的相位角，也决定了一个周波内导通的面积，如图6.9的阴影部分所示，从而决定了经可控硅调整后的输出功率或电压值。在一个周波内，可控硅只能触发一次，也就是说，在一个周波内，可控硅一旦被触发，就不能断电或进行二次触发。以下是单相全控交流电路的工作波形。334图2温度触发采集