外環溫度硅碳棒控制器設計溫度外環采用閡值控制
外環溫度硅碳棒控制器設計溫度外環采用閡值控制與自適應模糊PID控制相結合的控制算法。當硅碳棒電爐實際溫度和設定溫度值的偏差較大lel時,為了保護系統和提高加熱速度,采用閡值控制實現粗調;在爐溫距離設定溫度值的偏差較小時,為了防止產生超調,提高控制精度,采用自適應模糊PID控制。系統誤差lel取值范圍對系統有較大的影響。取值過小系統會產生超調,延長調節時間。取值過大過早進入自適應模糊PID控制使加熱速度降低,也會延長加熱時間。根據系統特點和多次仿真和試驗最后確定lel為60取值為1 _5。下面分別介紹閡值控制設計和自適應模糊PID控制。I值控制策略當溫度偏差lel較大時,閡值硅碳棒控制器根據加熱時間和反饋的溫度值,依靠操作人員的調整經驗來設定內環的控制電壓。控制要確保以最大的安全的加熱電流工作,在確保升溫速度的同時保護晶閘管整流器和加熱元件硅碳棒。該系統中溫度硅碳棒控制器控制輸出電壓可由下列方程(4)來確定:其中,y,為輸出的控制電壓,單位為伏特;To是設定溫度,Tl是初始溫度,T是當前溫度,單位為攝氏度;t是加熱時間,單位為分鐘。根據硅碳棒特性和實驗可以得到在升溫第一階段,加熱時間和輸出控制電壓的關系如表3.1所示,在這個階段加熱電流會漸漸增大。在第二個階段,加熱爐溫度和輸出控制電壓的關系如表所示,這個階段加熱電流保持在最大加熱電流,使爐溫迅速上升。自適應模糊硅碳棒控制器的設計為了使智能控制算法便于程序實現,并滿足系統的實時控制要求,采用查表法的模糊控制技術。查表法就是把所有輸入量都量化到語言變量論域的元素上,并以輸入量論域的元素作為輸入量進行組合,求出輸入量論域元素和輸出量論域因素之間關系的表格,這個表格中元素的關系是按控制規則給出的,這個表格稱為控制表。在模糊控制中,模糊硅碳棒控制器首先把輸入量量化到輸入量的語言變量論域中,再根據量化的結果去查表求出控制量。采用查表法有以下幾個優點:①由于是離線計算建立控制表,故可把模糊變量論域的元素取得多一點,可以采用好的控制算法,提高控制精度;②可以使程序設計大大簡化;③實時性好。查表法的關鍵在于制控制表,制造控制表有兩種方法:一種是離線間接求取法,一種是在線直接求取法。我們采用離線間接求取法來制表。采用查表法的模糊硅碳棒控制器的結構如圖3.7所示,這是一個典型的雙輸入,多輸出的模糊硅碳棒控制器。www.yagpc.com
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