电阻退火炉温度控制系统的开发与研究

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电阻退火炉在机械制造业中有着广泛的应用,它主要完成金属材料的热处理工作。由于电阻退火炉温度自身具有非线性、纯滞后、大惯性等特点,使得其在实际使用中控制效果很不理想。为了提高产品质量、节约能源,设计出一套具有稳、准、快的控制系统显得尤为重要。  本文以电阻退火炉为研究对象,根据实际工程中用户的具体需求及硬件设计原则综合考虑,选取宏晶公司生产的STC系列单片机为控制核心,展开了相应的研究工作。论文以此单片机为核心设计了硬件电路、通讯模块电路并且生成PCB板。根据控制对象的温度要求,并且为了能满足远距离测量,综合考虑选择测量范围为0℃~1000℃的K型镍铬-镍硅热电偶作为温度传感器。针对控制要求设计了控制系统的执行软件、无线收发模块和基于VC++6.0的上位PC机串口通讯软件。  本文分别设计了传统PID、微分先行PID和模糊自适应整定PID三种控制器,并对它们在Matlab/Simulink环境下进行建模仿真。比较仿真结果,得出模糊自适应整定PID控制器响应时间短、超调量小,具有较强的抗干扰能力,稳定性和鲁棒性均好。  本文完成了真实的温控试验,试验研究数据与仿真分析数据总体相符,变化趋势相同。研究分析表明,本文所采用的基于模糊自适应整定PID的控制方案是可行的,具有较好的温度跟踪性能,本文所采用的温控方案实现了对电阻退火炉温度的实时控制,能够较好地满足实际工程的要求。本文的研究内容为电阻退火炉的温控研究提供了新的思路,有一定的参考价值。
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