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热保护器检测机炉温控制及检测数据处理研究

毛艳  
【摘要】:本课题结合中南大学机械电子工程研究所的实际工程项目——热保护器调节、检测生产线的开发,对其中检测机的控制部分进行了比较深入的研究,主要工作集中在两方面:炉温控制和检测数据处理。 研究从下面五个方面进行:首先,通过对检测机加热炉的加热机理进行深入分析,利用热平衡原理建立了加热炉的数学模型;其次,对PID控温方案进行了仿真和工业试验比较;然后,为了进一步提高控制质量,提出了一种模糊控制与PI控制相结合的双模炉温控制方案,通过仿真,证明其控制效果良好,具有实用价值;并且,对测温系统的误差进行了分析;此外,针对生产线控制软件开发中遇到的一些难点,提出了解决问题的思路和方法。具体内容如下: 1、通过对强制对流加热下的特殊炉型——热保护器检测炉的加热机理进行深入分析,综合运用传热学,系统辨识与解析法建模的知识,利用热平衡原理构建了热保护器检测炉的数学模型。该模型能较好的反映升温过程,并能充分体现滞后时间,炉子输入功率和炉壁散热对加热炉性能的影响,为探索加热炉这一类复杂系统的建模过程和方法,作了有价值的工作。 2、对采用PID控制的炉子升温过程进行了仿真实验。实验结果与现场实测结果比较吻合,PID控制能达到正负1℃的控温精度,满足工艺要求。同时,也从实验角度论证了炉温数学模型的准确性。 3、为进一步提升控温性能,更好的满足热保护器检测所要求的苛刻炉温控制精度,提出了一种模糊—PI双模控制方案。通过仿真实验证明:模糊—PI控制比单纯PID控制能获得更加优良的控制效果,且改造简单易行,具有良好的实用价值。 4、对测温系统的误差进行了分析,指出了系统误差产生的原因,以及消除或减小的方法。 5、针对热保护器调节、检测自动化生产线的控制软件编制过程中,要实现的功能繁多复杂,程序不好管理的问题,确立了模块化设计的思路。另外,为解决检测部分大量实时数据的采集和寄存的难题,创造性的提出了一种简单高效的移位寄存算法。


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