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间歇过程在工业生产过程中占有很大的比例,它是一种周期性生产,具有非稳态、非线性等特点,因此,在满足负荷要求的情况下,如何适应生产节奏,处理好这一非稳态、非线性过程是间歇控制的关键,也是提高效率,降低能耗的关键。
本文根据变结构控制思想和间歇过程的特点,设计了两种变结构控制方法,通过在间歇过程的不同时期采用不同的控制方式,使间歇过程中的非线性控制变的容易,算法简单,各种控制方式切换平滑。
本文选择了加热炉和热处理电阻炉两类间歇过程作为研究对象。在加热炉升温到正常生产的过程中,采用了流量单回路控制和温度流量串级控制切换的控制策略,使加热炉在升温阶段表现出来的非线性通过方式切换得到很好的控制;基于快速升温及节约能源的目的,在流量供给上,根据最优控制策略选择合适的流量给定值。通过对该控制方法的仿真研究,仿真结果与传统控制方法相比较可以得出该方法具有动态响应快,节约能源,对非线性有很强的鲁棒性等优点。
热处理电阻炉是一个大惯性,滞后严重、非线性对象,需要根据热处理工艺要求进行升温—保温—降温,且不允许超调。根据电阻炉的以上特点,采用了变结构控制方法,在电阻炉升温阶段采用模糊预测控制,以保证实际升温过程与给定升温曲线的误差面积最小,在升温后期采用大林算法以保证无超调。通过仿真,与传统单一的PID控制、大林算法控制、模糊预测控制等控制方法相比较,可以得出该方法符合热处理电阻炉的工艺要求,是一种很好的控制方法。
根据变结构控制的设计思想,完成了调节器硬件电路的设计,以及印刷电路板的制作;运用Keilc语言完成了系统的软件设计;用VC++做串行通讯界面;最后进行了整体调试。