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基于仿人智能的温度控制系统的设计与研究

程莹  
【摘要】: 大型真空钎焊炉控制系统是一个多输入多输出、强耦合、大滞后的非线性时变系统,该对象数学模型随温度变化而变化,是控制领域的经典难题。目前,大型工业炉主要采取人工控制,人工控制有其优势,但缺陷也较明显:由于长时间人工作业,人极易疲劳,发生误操作并影响产品质量,甚至导致产品报废的概率增加;人工控制工艺和方法难以标准化,不同经验的工人控制,会导致产品质量有高低;由于工人操作的随意性,每个工艺阶段的控制效果无法得到保证。基于以上原因,本课题设计了一套智能真空钎焊炉控制系统,用于代替人工控制,控制系统各项性能达到了工艺指标,实现了生产过程的自动化和智能化。 本文侧重于对单输入单输出控制对象算法的研究,设计与实现工作,其中包括相平面空间的特征划分、控制策略和参数校正的设计。在详细考查并研究了现场生产工艺,控制对象特点和控制性能要求之后,提取出单输入单输出控制对象的模型,并在此基础上设计出了基于仿人智能控制思想的控制算法,该算法包括如下三层结构:控制算法层,参数校正层,协调算法层;在实验室条件下,利用MATLAB仿真平台对单对象控制算法进行了详细的仿真和性能测试,并与经典PID控制器的控制效果做了对比实验。结果表明,该算法快速而平稳,抗干扰能力强,稳态精度高;最后对整个智能真空钎焊炉控制系统进行设计和研究,编写相应的C语言模块;详细分析实验结果,提出了智能真空钎焊炉控制系统设计存在的问题和不足之处。 本设计目前正在现场测试中,通过现场测试的数据可以表明:整个智能真空钎焊控制系统运行良好,控制性能初步达到工艺要求;其中单对象控制算法,提高了整体控制系统的鲁棒性和自适应能力。


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