根据铁道部科技发展规划,高速重载将是我国铁路发展的主要方向。闸瓦是机车、车辆制动系统中不可缺少的一个部件。由于铁路运输的特点,闸瓦工作条件极为复杂,它承受着高温、静载荷和动载荷的作用。因此,闸瓦质量直接关系着铁路运输生产的安全。在合成闸瓦生产过程中,重要的一个环节是合成闸瓦的热处理工艺。热处理过程具有非线性、时变、有噪声干扰、纯滞后等特点,对这类工业过程建立精确的数学模型是非常困难的,所以经典PID控制理论难以在热处理温度控制上取得良好的控制效果。针对合成闸瓦热处理过程中调整次数多且间隔时间长、各升温梯度所用时间难以控制、控制精度不高等问题,兰州车辆修配段提出对TDL型恒温干燥箱进行自动化改造。针对热处理温度控制的特点,本文设计了以单片机ADμC812为控制核心的温控系统硬件电路。ADμC812单片机是具有真正意义上的完整数据采集芯片,它的A/D转换速度高、结构简单。将其与软件结合,实现了对热电偶冷端补偿、非线性的硬件校正和过零触发PWM脉宽调功控温。经调试发现电路反应速度快,抗干扰能力强。本文还分析了热处理过程温度变化的特点及控制难点,总结了待改进设备温度控制精度差的根本原因,考虑到控制方法必须有效的应用于实际控制中,采用了改进Smith预估补偿—积分分离分段式抗饱和PID控制算法,将其运用到了TDL型恒温干燥箱的改造中,经现场调试验证了这种控制方法能够降低超调量,大幅度减小静态误差,较好的解决了热处理温度控制的难题。课题完成了控制系统硬件电路、系统软件的设计与调试,进行了控制算法的编写、整定和调试,并进行了现场实际运行。经验证,该温度控制器工作稳定,可靠性高,控制算法不需要被控对象的精确数学模型,适应性好,工程操作性高,鲁棒性强,具有较好的控制效果。