PET瓶胚多段温度非接触式测量及其加热系统建模与控制研究

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本文基于PET瓶胚加热炉如何实现节能降耗的问题进行了PET瓶胚加热控制系统的研究。高速PET瓶胚加热炉系统,既有普通加热炉的强耦合、时变、非线性等的共性特征外,又有其本身加热快速的特殊性。并且在加热过程中PET瓶胚是高速运动的,瓶胚的温度与加热炉的内腔温度也是不一致的。因此设计该炉的温度控制系统方面主要有两方面的问题需要解决:其一、如何快速检测瓶胚的温度使得形成一个闭环的控制系统。其二、在加热性能受天气温度、炉壁散热、风循环环节等多种因素的影响的情况下,如何去进行综合优化控制。 第一个问题是关键,是一个前提条件,文中通过设计出一款高速的红外测温装置,并通过算法的运算解决了PET高速运动和瓶胚温度与空气温度不一致的问题,实现了PET瓶胚多段温度的非接触式测量;在解决第一个问题的情况下,要实现更理想的控制品质和节能效果,就有必要建立加热炉系统的数学模型,文中利用能量守恒定律进行了加热炉模型的推导,推导过程中考虑了参数不一的问题,最后经过验证,可以进行参数统一化处理,而不影响模型的结构。系统使用了模糊+PID复合控制的方法,并以建立好的数学模型为控制对象进行仿真。文中也完成了整个系统的硬件设计,附于附录。 经现场验证,所研究出的多段温度非接触式测量装置,可以准确的采集到高速动力中的PET瓶胚的温度;系统的仿真结果表明,该控制方法既具有模糊控制灵活、适应性强等特点外,又实现的较高精度的温度控制。具有实际的应用价值,是一个可继续深入优化的设计方案。
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