《基于模糊PID控制的渗碳炉温控系统研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于模糊PID控制的渗碳炉温控系统研究（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、辽宁工程技术大学硕士学位论文基于模糊PID控制的渗碳炉温控系统研究姓名：陈伟华申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：彭继慎20051201辽宁工程技术大学硕士学位论文摘要热处瑷避提高金瓣零| 秘及其测鑫质量鹣燕要手段。避每来随蓑工业的发展，对金属材料的性能提出了更多更齑附要求，因黼热处理技术也向着优质、高效、节能、无公害方向发展。渗碳炉是热处理生产中应用铰广兹热熬设备，敦冀嬲热对均滋过程豹溅爨与控测魏残蔻关键投瓣技术，促使人们更加积极地研究控制加热过獠的方法。渗碳炉是一个非线性、时变和分布参数的系统，用精确的数学模型表示英特镶显然是十分整难豹。豢麓嚣P I D 按裁器由予结构蘧单
2、、实理容易，在m 业控制中被广泛应用。但常规的P I D 控制由于控制对象和环境的不确您性，往往难以达到满意的实对控制效果。本文将带有自艇定凌能兹模羧控毒l 算法雩l 入终绞翁渗碳妒浸发控翱系统椽藏餐靛模穰控制系统，利用模糊控制规则自适应的在线对P I D 参数避行修改，借此提高其控制效果。壶予謦有鑫整定功麓静穰赣控麓P I D 算法豹诗算参数很多，一黢豹低速C P U 不能实时处理，因此本文采用S a m s u n g 公司的S 3 C 4 4 B O XC P U 。S a r a s u n gS 3 C 4 4 B O X 是3 2 1 6 位R I S C 微处理器，它使用A R
3、M 7 T D M I 内核，最高频率可达7 5 M H ；，主要焉予廉价手持莰铸和一般工娩应用领域。本文提出的基于模糊的自熬定P I D 控制算法的温度控制系统具有真正的智鼹化和灵滔憋，有自动援测、数据寰时采集、处理及控铡结巢嶷示等功熊所获控隶精度高，对简质量热簸璎件的杰霹工基有指导意义。关键溺：模鞭P D 控裁：A R M 控翩爨；系统仿真；渗羰炉；可控硅自适应；辽宁工程技术大学硕士学位论文2 A b s 竹a c tH e a tt r e a t m e n ti sam a i nw a yo fi m p r o v i n gm e t a lm a t e r i a la n
4、 dm e t a l w o r k I nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r y , t h e r ea r em o r ea n dm o r er e q u e s t sf o rm e t a l w o k ，S Oh e a tt r e a t m e n ti sh a m m e r i n ga t 蠹i g hq u a l i t ya n de f f i c i e n t ，l o w - p o w e ra n dz e r o - s o c
5、 i a le f f e c t so fp o l l u t i o n I n f i l t r a t i n g - c a r b o ni sau s e dm o r ee x t e n s i v eh e a t i n ge q u i p m e n ti nh e a tt r e a t m e n t ，t h u sm e a s u r e m e n ta n dc o n t r o lo f t e m p e r a t u r ei nh e a t i n gi sb e c o m i n gi m p o r t a n tt e c h
6、 n i c S oi tu r g e sp e o p l es t u d ym o r em e t h o d so fc o n t r o l l i n g孙糠n gp r o c e s sm o r ep o s i t i v e 。A ni n f i l t r a t i n g - c a r b o nf u r n a c ei san o n l i n e a rs y s t e m c h a n g i n gw i t l lt i m ea n dd i s t r i b u t e dp a r a m e t e r s ；i ti sd
7、i f f i c u l tt oe x p r e s si t sc h a r a c t e r i s t i cu s i n gp r e c i s em a t h e m a t i cm o d e l An o r m a lP I Dc o n t r o l l e ri su s e di ni n d u s t r y , d u et oi t ss i m p l es t r u c t u r ea n db e i n gr e a l i z e de a s i l y B u tat r a d i t i o n a lP I Dc o n
8、 t r o l l e rc a nn o to b t a i nag o o de f f e c to nl i n e r e a lt i m ec o n t r o l l i n g ，o w i n gt ou n c e r t a i nc o n t r o l l e do b j e c ta n de n v i r o n m e n t T h i sp a p e rm a k ef u z z yc o n t r o l l i n ga r i t h m e t i cw h i c hh a ss e l f - t u u l n gf i m
9、 c t i o ni n t ot r a d i t i o n a li n f i l t r a t i n gc a r b o nf u r n a c ec o n t r o l l i n gs y s t e mt of o r ma n i n t e l l i g e n t 昀c o n t r o ls y s t e m 。I tm a k e su s i n go ff u z z yc o n t r o lr o l et oc h a n g i n ga d a p t i v eP I Dp a r a m e t e r s0 1 2l i n
10、 e ，i m p r o v i n gi t sc o n t r o le f f e c t B e c a u s et h ea d a p t i v eN e u r o nN e t w o r kP I Da r i t h m e t i cn e e dc a l c u l a t em a r l yp a r a m e t e r sa n dan o r m a ls l o ws p e e dC P UC a nn o tp r o c e s sp r o g r a mo nr e a lt i m e ，S a m s t m gS 3 e 4 4
11、B O XC P Ui ss e l e c t e d T h eS a m s u n gS 3 C 4 4 转O Xi s3 2 1 6b i tR I S CM i c r o p r o c e s s o ra n dU S e SA R M 7 T D M Ic o r e 。I t sm a x i m u mC P Uc l o c kf r e q u e n c yi s7 5 M H Z 1 1 1 eS 3 C 4 4 B O Xi sU S e di nf i e l d so fc h e a pp r i c eh a n d l ed e v i c e sa
12、 n di n d u s t r ya p p l i c a t i o n s F u z z ys e l f - t u n i n gP I Dc o n t r o la r i t h m e t i ci nt h i sp a p e rh a sr e a l l yi n t e l l i g e n ta n df l e x i b l e ，w h i c hh a sa u t o m e a s u r e m e n t ，g a t h e r i n ga n dd e a l i n ga n ds h o wi nc o n t r o lr e
13、s u l ta n dS O0 n I th a sh i g hc o n t r o lp r e c i s i o n ，m a k i n gt h ep r o c e s s i n go fq u a l i t yh e a tt r e a t m e n ta p p a r a t u sh a sg u i d a b l es i g n i f i c a n c e K e y w o r d s ：f u z z yP I Dc o n t r o l ；A R Mc o n t r o l l e r ；s y s t e ms i m u l a t i
14、 o n ；i n f i l t r a t i n g c a r b o nf u r n a c e ；c o n t r o l l a b l es i l i c o n ；s e l f - t u n i n g ；辽宁工程技术大学硕士学位论文- 3 一 创新点说明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。本文的温度控制算法采用P I D 参数模糊自整定复合控制，实现了P I D参数的在线自调整功能，可以进一步完善P I D 控制的自适应性能，从而弥补了传统的PID 控制由于控制对象和环境的不确定性而难以达到满意的实时控制效果的不足。由于带有
15、自整定功能的模糊控制PID 算法的计算参数很多，一般的低速CP U 不能实时处理，以往的温度控制系统也往往为此而使控制算法不能达到理想效果，因此本文采用Sa mSu ng 公司的S 3 C 4 4 8 0 XC P U 。S a m S ur l gS3 C 4 4 B O X 是3 2 1 6 位R I S C 微处理器，它使用A R M 7T D MI 内核，最高频率可达75 M H ：。尽我所知，到目前为止以A R M 为温度主控制器的实际现场应用还未见报道。作者：日期辽宁工程技术大学硕士学位论文第1 章绪论1 1 选题背景及意义热处理是机械制造过程的重要环节之一，是保证产品质量、发挥金
16、属材料潜力、节约原材料的有力手段，因此受到各工业发达国家的高度重视。在我们国家，热处理作为一门科学技术，经历了从无到有，从小到大，从落后到逐步先进，从完全手工操作到一定程度的自动化作业，从盲目而神秘的家传技巧到在相变理论指导下的自觉生产技术过程，我国的热处理技术也发生了巨大的变化。特别是在自动化仪表、自动化生产技术被逐步引入热处理行业而代替了看金相、手工操作的传统热处理方式以后，我国的热处理行业的发展进入了一个新阶段!1 2 热处理行业的发展概况及其工作原理1 2 1 我国热处理行业的发展史我国热处理产业开创于5 0 年代初前苏联援建的1 5 6 项企业，其中的机械制造厂都设有热处理车间和工段，都采取大而全的模式，用的是前苏联制造的箱式、井式、盐浴炉等3 0 、4 0 年代的水平的设备。这也是我国热处理行业的前身。在5 0 多年的发展中，我国的热处理行业的发展经历了以下几个阶段：5 0 年代中期开始，固体渗碳炉逐步被滴煤油的气体渗碳井式炉所代替。6 0 年代初引进了密封多用炉和吸热式气氛制备技术，自行掌握了L i C I感湿元件
