大型立式淬火炉温度分布参数系统控制策略研究和应用

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1、中南大学博士学位论文大型立式淬火炉温度分布参数系统控制策略研究和应用姓名：周璇申请学位级别：博士专业：控制理论与控制工程指导教师：喻寿益20060501选择计算量小的块脉冲函数(BlockPulseFunction，BPF)对二阶动态控制模型进行辨识，辨识过程中考虑了边界条件和初始条件的影响，不仅参数辨识结果精度高，而且辨识过程满足了工业生产过程控制的实时性要求。针对分布参数控制系统中噪声既是时间又是空间的函数，传感器的位置不同引入的噪声也不相同的问题，提出了传感器位置的优化配置方法，构造Fisher信息矩阵，采用D．最优设计准则求出使得信息矩阵行列式最大(参数

2、估计误差的协方差最小)的传感器位置，为大型立式淬火炉温度传感器的位置配置提供理论依据，减小测量噪声的影响，保证了模型参数的辨识精度。提出了分布参数动态解耦控制算法，解耦矩阵由二阶分布参数动态控制模型离散化得到，为保证离散化算法的收敛性，分析空间步长和时间步长应满足的条件，并讨论加热区段划分的合理性，解耦系数的大小可由相应的专家规则库在线修正。这种方法对具有多个控制器的分布参数系统控制方案设计具有很好的参考价值。研制了三段式脉宽调制PWM控制技术，将淬火工艺的加热过程划分为三个阶段，开发了大功率固态继电器PWM调功装置，解决了淬火加热过程中升温过程长、超调量大以及

3、炉温热惯性大难以控制的难题，实现了低超调快速升温的控制目标。论文提出的大型立式淬火炉温度分布参数系统控制策略投入使用后，运行效果良好，对其它生产过程的分布参数系统控制具有很好的参考价值。关键词大型立式淬火炉，测点温度补偿，分布参数系统辨识，动态解耦算法，传感器优化配置AbstractLarge-scaleverticalquenchfumaceisakilldofcriticalequip'mentforthermaltreatmentofhi曲一strengthaluminumalloycomponentswidelyusedinaerospaceindust

4、ry，suchastheendcollarofrocketandmissile，landingchassis，torpedoshellandSOon．Thetraditionaltemperaturecontrolstrategiesonlybasedonlumpedparametersystemtheoriescannotmeettheneedsofthespecialquenchtechnologyofthecomponentswiththedevelopmentofaerospaceengineeringandnationaldefenseconstruc

5、tion．ThestructureofLarge-scaleverticalquenchingfurnaceiscomplex；threetypesofheattransferarecombined；thecomponentstemperatureinfurnacecannotbemeasureddirectly；temperaturedistributionisnon-homogeneitycharacteristically；themulti-zoneheatingmodeadoptedinthisfurnaceleadstoclosecouplingbet

6、weenadjacentzones．Tothebestofourknowledge，thereiSfewofliteraturewhichinvestigatesthecontrolstrategiesonlarge-scaleperiodicalverticalheatingfurnacesystembasedondistributionparametersystem(DPS)theory．withthefeaturesabovementioned，thisdissertationproposesaseriesofcontroltechnologiesford

7、istributedpammetersystem，whichincludetemperaturecompensation，dynamicmodeling，parameteridentification，decouplingcontrolandSOon．neapplicationofDPScontrolstrategiessolvessometemperaturecontrolproblemsoflarge—scalequenchfumacesuchaslowcontrolprecision，largeovershootduringrisingprocesscau

8、singover-bum