高频炉智能温度控制系统.doc

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1、高频炉智能温度控制系统摘　要　GP15-B型高频炉自动控温系统开发的目的是将高频炉旧有的手动控制系统改造成微机监控的自动控制系统，以提高控制质量、生产效率和减轻人的劳动强度。基于工业PC的高频炉自动控温系统具有实时监测、数据处理、操作指导提示、智能控制等功能。该系统的控制算法采用仿人智能控制算法(SHIC)，其最主要的优点是不需要事先知道被控对象的精确模型，就能够实现既快速又高精度的控制。　　关键词　智能控制　控制系统　高频感应加热　　Abstract　TemperatureinintelligentcontrolsystemofGP15-Bhighfrequencyinductionhea

2、tingfurnaceistoreplacetheoldhand-controlsystembycomputer-controlsystem,andimprovethequalityofcontrol,increasetheefficiencyandreducelaborintensity.Thetemperatureautomaticcontrolsystemhassomeimportantfunction,suchasrealtimemonitor,dataprocessing,intelligentcontrol,andetc.Thissystemisadeptsimulatinghu

3、manintelligentcontrolalgorithm(SHIC),themosteminentadvantageofSHICisthatitcanrealizequicklyandhighprecisioncontrolwithouttheaccuratemathmodelofcontrolledobject.　　Keywords　intelligentcontrol　controlsystem　highfrequencyinductionheating　　1　系统结构简介　　GP15-B型高频炉自动控温系统是为满足高熔点材料熔化特性测试目的而开发的，对提高高熔点材料性能测试水平和充

4、分利用原系统具有实用意义。本系统的基本组成如图1所示，控制的基本过程是：用光电高温计读取加热设备的温度，输出一个与温度对应的电压信号，此信号经过放大、滤波处理后送到A/D(模/数)转换器，转换成相应的数字量。微机定时地对A/D进行读取，将所得到的数字电压经过电压-温度转换程序转换成数字温度(即实际温度的数字量)，将此温度与用户设定温度相比较，得出温度偏差值E，SHIC仿人智能控制器判断E的大小及E的变化趋势(增大、减小或不变)，输出一个合适的控制量，控制量经过D/A(数/模)转换器转换成相应的控制电压，控制电压的大小将决定可控硅移相触发电路的触发相位，从而控制了高频感应加热设备的输入功率，进

5、而调节温度。系统的温度控制范围为800～3000℃。图1　温度控制系统原理框图　　GP15-B高频感应加热设备的加热范围是室温到3000℃，考虑到GP15-B主要用于测试物质的熔点，因此对测量精度有较高的要求。综合以上两点考虑，选用PYROPhotoⅡ(P-272)自动光电高温计作为系统的温度传感器。　　仿人智能控制(SimulatingHumanIntelligentControl，简称SHIC)，就是通过对人(控制专家、熟练工人)的宏观控制结构和控制行为功能的研究，模仿人的控制行为和控制特点的算法。与PID算法相比，SHIC具有控制速度快、稳定、所需时间短、控制精度高、适应性强、能够进行

6、在线特征辨识和参数自整定等特点。同样，SHIC亦不需要了解被控制对象的精确数学模型，除了被控制对象的静态增益系数，其他的一切特征参数都可以不用知道。对于实际的控制过程，可以预先任给一组控制参数，经过一段时间后控制算法能自动将它们整定到较优的值，从而得到较好的控制效果。因此，SHIC对操作者的要求大大降低，可操作性要优于PID算法。2　高频炉三相整流可控电路(略)3　智能温度控制算法　　系统采用改进的SHIC算法，其动态特性可表示为(离散形式表示)式中：En——误差的当前值；　　　En－1——前一个周期的误差值；　　　ΔEn＝En－En－1；　　　Kp——比例增益系数；　　　K1——放大系数(

7、K1＞1）；　　　K2——抑制系数(0＜K2＜1）；　　　M——设定的误差界限；　　　n——自然数，表示控制周期的序号；　　　P0（n－1）——n之前一个周期的输出量的保持值。4　仿人智能控制算法参数的在线自整定　　使用SHIC算法时有两个参数需要确定其取值(Kp，K2)。对于给定的对象不是只有一组Kp，K2的最优值，而是有一族Kp与K2的理想取值，即在一个很大范围内任给出Kp，都有一个恰当的K2与之相对应，