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【宇电应用67】宇电温控器在渗碳炉温控系统中的应用

供稿:厦门宇电自动化科技有限公司 2014/6/6 18:19:35

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将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入钢件表层的化学热处理工艺称为渗碳,它是机械制造中应用最广泛的一种化学热处理工艺,其目的是使机器零件获得高的表面硬度、耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度,提高零件的使用寿命[1]。渗碳过程工件质量主要取决于温度的控制,因此渗碳炉炉温的控制至关重要。        

       渗碳炉具有明显的纯滞后、非线性、参数时变特性,不易取得精确的数学模型,常规的PID控制器难以达到满意的控制效果。模糊控制响应快、超调量小,但对参数变化不敏感。文献[2]针对时滞和不确定的复杂非线性系统的控制问题,提出了一种新型的混沌PID控制方案,取得一定的控制效果,但其控制方法具有局限性。文献[3]采用单片机实现智能PID算法使渗碳炉温度控制较好的效果,但不能实现精确控制要求。  

      通过研究PID控制和模糊控制的优缺点以及以往方法的不足,将PID控制和模糊控制结合起来,对参数自调整模糊PID控制方案进行研究,找到一种既具有模糊控制灵活、适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点的控制方案,有效实现对渗碳炉炉温的稳定控制。

 1 渗碳炉对象特性  

  渗碳工艺过程通常可以分为:升温、渗碳和降温冷却三个阶段,各个阶段的工艺虽然不同,但对炉内温度控制的要求都很高。为便于仿真研究,将渗碳炉温控系统看作带有纯滞后的二阶对象,其传递函数为:      其中k为对象的静态增益,T1,T2为时间常数,Td为对象的纯滞后时间,现令T1=1,T2=4,K=4,Td =1: 

PID控制系统仿真结构框图 

4 结束语  通过对渗碳炉温度的控制研究,测试了厦门宇电自整定PID控制的控制过程,进行了仿真分析。结果表明,基于厦门宇电温控仪渗碳炉温度智能控制效果优于单纯的传统PID控制以及模糊控制,具有超调量小,响应时间快,抗干扰性能强,对变参系统的鲁棒性强的控制品质,具有一定的使用价值。

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