感应加热技术基于电磁感应原理,利用涡流效应在工件内部生成热源对工件进行加热,它具有效率高、清洁和加热速度快等特点,已经成为金属热处理工艺中的主要加热技术。目前我国中频电源设备在大功率、可靠性等方面已经与国际顶尖水平比较接近,而在加热工件高精度温度控制技术方面,与国际顶尖水平相比还有较大差距,控温技术的落后,导致工件成品的质量不高,这一点在高端锻件、热连轧生产中显得尤为突出。本文重点研究的是穿透式钢管感应加热过程的温度控制问题,具体是针对某新材料厂钢管表面涂覆工艺要求,利用感应加热技术将钢管加热到900℃左右,从而让防腐材料粘结在钢管表面。本文主要研究工作和成果如下:(1)感应加热机理建模:将钢管分段分层,划分成更小的圆环单元,将涡流作为钢管的内热源,对钢管进行热力学建模,主要考虑热传导作用,将热辐射作为扰动。以电源功率为输入、钢管各段表面温度为输出,推导了系统的状态方程。结果显示,该系统可简化为线性时变系统,其中只有输入矩阵是时变的。(2)模型整定与验证:通过具体实验对模型中的相关参数进行整定,将仿真结果与实际结果对比,表明该模型精度较高,为后续控制方案提供可靠基础。(3)迭代学习控制方法研究:鉴于钢管涂覆工艺感应加热过程具有重复性,而且只有终端温度可测的特殊工况,本文首次将迭代学习控制引入到感应加热温控当中。研究了二次型优化性能指标的端部迭代学习控制算法在无约束条件和有约束条件下的处理方式。鉴于可变目标温度的需求,进一步提出了一种改进的迭代学习算法,这种算法的代价是最终误差不能收敛到零,但是能保证输入信号为真,仿真实验也表明该算法以指数形式收敛,速度很快。(4)温度控制软件原型系统开发:针对实际钢管涂覆感应加热工艺的温度控制,开发了一套基于迭代学习算法的温度控制软件。