智能PID算法在热压烧结设备温度控制系统中的应用.pdf

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1、《自动化技术与应用》2010年第29卷第5期经验交流1-echnicaICommUnications智能PlD算法在热压烧结设备温度控制系统中的应用张跃亭(郑州磨料磨具磨削研究所，河南郑州450001)摘要：j热压烧结的]艺特点，介绍_r一种实现烧结温度自动控制的智能PID算法，给出_r由单片机完成其控制方法的硬件结构及软件设计流程。关键词：智能PID；热烧结；单片lfJ【中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：10037241(2010)05009203TheApplicationofIntelligentPIDAlgorithmintheTemperatureCo

2、ntrolSystemforHot--PressSinteringEquipmentZHANGYue—ting(ZhengzhouResearchInstituteforAbrasives＆Grinding，Zhengzhou450001China)Abstract：Onbaseofthetechnologycharacteristicsforhot—presssintering，thispaperpresentsanintelligentPIDalgorithmthatrealizesauto—controlfortemperatureofsintering．Thehar

3、dwareconfigurationandsoftwareflowchartforcontrolmethodaccomplishedbySCMisalsointroduced．Keywords：intelligentPID；hot—presssintering；SCM1引言种智能PID算法实现热压烧结过程中对温度的控制，热压烧结是金刚石制品生产过程中应用最广泛的实践证明该算法适用于这种生产工艺，并且具有一定工艺，它将金刚石和多种金属粉末的混合物作为烧结体的通用性。装载人特定的模具中，利用烧结设备加热、加压实现。由于不同金属粉末的化学性能差异，要求烧结过程中温被控对象的工程模

4、型度、压力必须按照一定的工艺曲线变化；目前，烧结设备基本上都是采用电阻式的加热方法，由公式R=P×得知，在烧结面积s不变的情况下，烧结压力的变化将引起烧结体密度和高度L的变化，进而引起烧结体电阻R的改变，使烧结功率发生变化，引起烧结温度的波动。烧结温度是热压烧结过程中的一个重要参数，直接影响烧结制品的质量，由于其变化过程的复杂性，图1工程系统框图常规的PID算法难以满足其控制要求，本文提出了一如图1所示，系统主要由两部分组成：加热系统和加压系统。温度传感器用红外线测温仪，实时检测烧结体温度并将其转换为4-20mA的电流信号，传送给PID收稿日期：2009—12—29经验交流

5、《自动化技术与应用2010年第29卷第5期TechnIcaICommunIcations控制器，控制器输出0一i0V的电压信号给移相触发模性等特点，在常规PID算法不能满足控制要求的情况下，块，驱动可控晶闸管及加热变压器工作，改变加热电极提出了一种适合本系统的智能PID控制算法，它的主要的电压值，即控制流过烧结体的电流值，实现对烧结体特点是对A／D转换的偏差量进行趋势判断，分区段进行温度的控制。压力的工艺曲线变化可以看作是对温度调节。其系统框图如图2所示。控制系统的一个连续的扰动，智能PID算法基于克服这其中，r(t)为温度设定值，y(t)为被控对象。个扰动；PID控制器由

6、单片机及其外围器件构成。将式(2)、(3)代入式(1)得到式(4)u(k)：Kp{e(k)+窆)+[e(k)一e(k_1)]}(4)3PID控制算法式(4)中u(k)为第k时刻的控制量，用第k时刻的控3．1常规PID控制算法制量减去第(k一1)时刻的控制量得出控制量增量Au(k)：在模拟过程控制中，常规的PID控制规律为：△u(k)=Kp[e(k)_e(k_1)]+Kie(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)](5)u(t)=Kpie(t)+寺．fe(t)dt+Td](1)用△e(k)替代e(k)-e(k-1)，用Ae(k一1)替代e(k一上式中，u(t)为被

7、控对象的输入，即控制器的输出；e1)～e(k-2)得到其简化增量式：(t)为偏差信号，即PID控制器的输入。控制器将偏差e(t)△u(k)=Kp△e(k)+Kie(k)+Kd[Ae(k)一Ae(k—1)](6)的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，操作执式中，△u(k)为第k次采样时刻控制器输出增量；△行机构对被控对象进行控制【11。模拟控制是当系统采样e(k)为第k次采样时刻输入的偏差增量；Ae(k一1)为第频率足够高时，将采样系统看作连续变化的模拟系统。(k-1)次采样时刻输入的偏差增量；Kp为比例参数，K