專(zhuān)利名稱(chēng)：熔爐智能控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種用于熱室壓鑄機(jī)熔爐的智能控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
熔爐是熱室壓鑄機(jī)的重要組成部分，其控制性能的好壞對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有重大影響。由于溫度控制具有非線(xiàn)性、大慣性等特點(diǎn)，而且熔爐在使用過(guò)程中易受諸如加料、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等隨機(jī)因素和惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下頻繁的震動(dòng)、電磁干擾的影響，傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)備存在控制精度較低、人機(jī)交互性差、環(huán)境適應(yīng)性不強(qiáng)的缺點(diǎn)，在壓鑄機(jī)熔爐溫度控制系統(tǒng)中很難取得理想的控制效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)技術(shù)中控制精度較低、人機(jī)交互性差、環(huán)境適應(yīng)性不強(qiáng)的缺點(diǎn)，提供一種熔爐的智能控制系統(tǒng)和方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種熔爐智能控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括溫度測(cè)量單元、信號(hào)處理單元、執(zhí)行單元以及人機(jī)交互界面，所述溫度測(cè)量單元用于測(cè)量熔爐的當(dāng)前溫度值T；所述信號(hào)處理單元用于接收所述溫度測(cè)量單元測(cè)得的熔爐當(dāng)前溫度值T并根據(jù)該溫度向所述執(zhí)行單元發(fā)出控制命令；所述執(zhí)行單元接收所述信號(hào)處理單元的控制命令，并根據(jù)該控制命令來(lái)控制熔爐加熱與否；人機(jī)交互界面與所述信號(hào)處理單元連接，用于向用戶(hù)顯示熔爐和過(guò)程參數(shù)，接收用戶(hù)輸入從而改變?cè)撝悄芸刂葡到y(tǒng)的工作參數(shù)。
本發(fā)明還提供一種熔爐智能控制方法，該控制方法包括溫度測(cè)量步驟、信號(hào)處理步驟、執(zhí)行步驟以及參數(shù)輸入/輸出步驟，在所述溫度測(cè)量步驟，測(cè)量熔爐的當(dāng)前溫度值T；在所述信號(hào)處理步驟，接收在溫度測(cè)量步驟測(cè)得的熔爐當(dāng)前溫度值T并根據(jù)該溫度生成控制命令；在執(zhí)行步驟，接收在所述信號(hào)處理步驟生成的控制命令，并根據(jù)該控制命令控制熔爐的加熱時(shí)間；在參數(shù)輸入/輸出步驟，向用戶(hù)提供熔爐的過(guò)程參數(shù)，接收用戶(hù)輸入從而改變?cè)撝悄芸刂品椒ㄖ械墓ぷ鲄?shù)。
由于采用了多種算法來(lái)實(shí)現(xiàn)不同情況下的加熱，使得本發(fā)明提供的熔爐智能控制系統(tǒng)及方法能夠提高熔爐控制精度，增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，人機(jī)交互界面的使用使得本發(fā)明具有良好的人機(jī)交互性。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的熔爐智能控制系統(tǒng)的組成框圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的熔爐智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的熔爐智能控制方法的示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的熔爐智能控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
如圖1所示，本發(fā)明提供的熔爐智能控制系統(tǒng)包括溫度測(cè)量單元100、信號(hào)處理單元200、執(zhí)行單元300以及人機(jī)交互界面400，為方便理解，圖1中還包括了熔爐900，其中，所述溫度測(cè)量單元100用于測(cè)量熔爐900的當(dāng)前溫度值T；所述信號(hào)處理單元200用于接收所述溫度測(cè)量單元100測(cè)得的熔爐當(dāng)前溫度值T并根據(jù)該溫度向所述執(zhí)行單元300發(fā)出控制命令；所述執(zhí)行單元300接收所述信號(hào)處理單元200的控制命令，并根據(jù)該控制命令來(lái)控制對(duì)熔爐900中金屬熔液的加熱速度；人機(jī)交互界面400與所述信號(hào)處理單元200連接，用于向用戶(hù)顯示熔爐的過(guò)程參數(shù)，并接收輸入的控制系統(tǒng)的工作參數(shù)。
所述溫度測(cè)量單元100可以選用任何適合的溫度傳感器，但由于該傳感器需要測(cè)量的溫度較高，因此優(yōu)選情況下，如圖3所示，所述溫度測(cè)量單元100包括多個(gè)雙頭熱電偶110和熱電偶模塊120(例如西門(mén)子公司的EM231)，二者通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)(未示出)連接。所述雙頭熱電偶110可以測(cè)量熔爐中處于不同位置的金屬熔液(例如鎂熔液)的溫度，而且可以測(cè)量熔爐中坩堝內(nèi)壁和外壁的溫度，這樣可以防止由于金屬熔液受熱不均或者坩堝內(nèi)外壁受熱不均引起的安全因素和產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，從而提高系統(tǒng)的可靠性。該雙頭熱電偶110通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與所述熱電偶模塊連接，通常情況下，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)用于熱電偶和二次儀表間的信號(hào)傳輸，能夠消除熱電偶冷端溫度變化引起的測(cè)量誤差，保證儀表對(duì)介質(zhì)溫度的精確測(cè)量，適用于電力、冶金、石油、化工、輕紡等工業(yè)及國(guó)防、科研部門(mén)自動(dòng)化測(cè)溫儀表的單點(diǎn)或多點(diǎn)連接，由于這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是常用的技術(shù)，因此這里將不再詳細(xì)描述。所述熱電偶模塊120將雙頭熱電偶感測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后將其發(fā)送到信號(hào)處理單元200中。
所述信號(hào)處理單元200接收來(lái)自溫度測(cè)量單元100轉(zhuǎn)換的溫度信號(hào)數(shù)字量，并對(duì)其進(jìn)一步處理。根據(jù)本發(fā)明，如圖2所示，所述信號(hào)處理單元200包括存儲(chǔ)器210、PWM控制信號(hào)發(fā)生器220、升溫定時(shí)器(未示出)、比較器240、P控制器250以及模糊控制器260。其中，所述存儲(chǔ)器210用于存儲(chǔ)所述溫度測(cè)量單元100感測(cè)的當(dāng)前溫度值T和過(guò)程參數(shù)；所述PWM控制信號(hào)發(fā)生器220用于生成PWM控制信號(hào)以控制所述執(zhí)行單元300，根據(jù)PWM控制信號(hào)占空比的不同，可以調(diào)節(jié)執(zhí)行單元300的加熱功率；所述升溫定時(shí)器(未示出)用于設(shè)定升溫段時(shí)長(zhǎng)；所述P控制器250用于執(zhí)行P算法，以控制PWM控制信號(hào)發(fā)生器220生成的PWM信號(hào)的占空比，P算法也稱(chēng)為比例算法，該算法的響應(yīng)特性曲線(xiàn)較陡，過(guò)渡時(shí)間較短，也就是說(shuō)能夠使升溫速度較快，但該算法用于控制大滯后對(duì)象時(shí)容易引起系統(tǒng)震蕩；所述模糊控制器260用于執(zhí)行模糊算法，以控制PWM控制信號(hào)發(fā)生器生成的PWM信號(hào)的占空比，該算法可以減小系統(tǒng)超調(diào)，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，提高系統(tǒng)的魯棒性；所述比較器240用于比較存儲(chǔ)器210中存儲(chǔ)的當(dāng)前溫度值T和計(jì)算出的當(dāng)前目標(biāo)溫度TK，所謂當(dāng)前目標(biāo)溫度TK，是指在每個(gè)升溫段開(kāi)始時(shí)的當(dāng)前溫度值T與每個(gè)升溫段時(shí)長(zhǎng)內(nèi)要求升高的溫度之和，例如，生產(chǎn)中需要將金屬?gòu)漠?dāng)前溫度(如常溫)升高到設(shè)定溫度630度，但通常的加熱設(shè)備僅能提供每小時(shí)幾十度的升溫速度，或者有時(shí)為了防止由于升溫過(guò)快導(dǎo)致受熱不均引起坩堝變形，可以在當(dāng)前溫度到設(shè)定溫度630度之間劃分若干升溫段(升溫段數(shù)目可變，主要取決于升溫速度的大小)，每一段有個(gè)目標(biāo)溫度(稱(chēng)為當(dāng)前目標(biāo)溫度TK)，譬如，所述升溫定時(shí)器設(shè)定的升溫段時(shí)長(zhǎng)為1小時(shí)，第一個(gè)升溫段開(kāi)始時(shí)熔爐溫度為a度，該升溫段內(nèi)要求增加的溫度為h度，則表明經(jīng)過(guò)1小時(shí)之后熔爐的溫度要從a度升到(a+h)度；同理，在第二個(gè)升溫段開(kāi)始時(shí)，熔爐的溫度為(a+h)度，在第二個(gè)升溫段結(jié)束時(shí)，熔爐的溫度應(yīng)該為(a+2h)，以此類(lèi)推。而且升溫速度h可以隨時(shí)通過(guò)人機(jī)交互界面修改。在進(jìn)行控制時(shí)，如果當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度TK之間的偏差大于預(yù)設(shè)值(例如20度)，則利用P控制器250執(zhí)行P算法，使該控制系統(tǒng)能夠全功率加熱，迅速減少偏差以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，通常情況下，在升溫階段每個(gè)循環(huán)周期開(kāi)始時(shí)切換到該算法；如果當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度TK的偏差小于該預(yù)設(shè)值(例如20度)，則切換到模糊控制器260執(zhí)行模糊算法，以提高系統(tǒng)的魯棒性，防止溫度過(guò)分升高。需要說(shuō)明的是，圖2中的開(kāi)關(guān)K1和K2僅表示用于切換控制器(P控制器和模糊控制器)的虛擬開(kāi)關(guān)，并不表示在物理上一定存在這些開(kāi)關(guān)，而且，圖2僅僅顯示了一個(gè)升溫段內(nèi)的操作，因此未顯示所述升溫定時(shí)器。
通過(guò)上面的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，執(zhí)行P算法的P控制器的輸入為當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度TK之間的偏差，其輸出能夠控制PWM控制信號(hào)的占空比。該P(yáng)控制器可以由微處理器，數(shù)字信號(hào)處理器DSP或可編程控制器PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，調(diào)節(jié)P算法的相關(guān)參數(shù)。這里不再詳述。
下面詳細(xì)描述模糊算法。
根據(jù)本發(fā)明，如圖2所示，所述模糊控制器260包括微分模塊261、模糊量化模塊262、查表模塊263以及解模糊模塊264，其中，所述微分模塊261用于接收當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度TK之間的偏差X，對(duì)該偏差X進(jìn)行相對(duì)于時(shí)間的微分運(yùn)算，也就是計(jì)算兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的差，從而生成偏差變化量Y；所述模糊量化模塊262用于接收當(dāng)前溫度值T與當(dāng)前目標(biāo)溫度TK之間的偏差X，以及所述微分模塊261生成的偏差變化量Y，并對(duì)所述偏差X和偏差變化量Y進(jìn)行模糊量化；所述查表單元263用于根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的查找表(可以通過(guò)離線(xiàn)的方式計(jì)算出該查找表)，通過(guò)模糊推理，結(jié)合偏差X和偏差變化量Y的存儲(chǔ)方式計(jì)算出模糊控制量的存儲(chǔ)地址，并從該地址中讀出要求的模糊控制量Z；所述解模糊模塊264用于對(duì)從查表模塊中讀出的模糊控制量Z進(jìn)行解模糊，將模糊控制量Z變換成能直接輸出的確定值，調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)的占空比，進(jìn)而對(duì)所述執(zhí)行單元300進(jìn)行控制。
根據(jù)本發(fā)明，所述模糊量化模塊262可以利用將所述偏差和/或偏差變化量進(jìn)行非線(xiàn)性量化，由于該方法對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很容易理解，因此這里將不再詳述。
優(yōu)選情況下，所述非線(xiàn)性量化的隸屬度函數(shù)采用重疊性和重疊魯棒性較好的三角形。當(dāng)然，也可以采用梯形函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，為了通過(guò)離線(xiàn)的方式得到所述查表模塊263中的查找表，需要確定如下參數(shù)當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度TK的偏差X的模糊論域X1；偏差變化量Y的模糊論域Y1；以及，模糊控制量Z的模糊論域Z1。舉例來(lái)說(shuō)，偏差X可以采用的模糊論域?yàn)閄1{0，1，2，3，...，m-1}共m個(gè)級(jí)別，偏差變化量Y采用的模糊論域?yàn)閅1{0，1，2，3，...，n-1}共n個(gè)級(jí)別，模糊控制量Z采用的模糊論域?yàn)閆1{0，1，2，3，...，f-1}共f個(gè)級(jí)別，這樣就可以結(jié)合存儲(chǔ)方式計(jì)算出模糊控制量Z的地址。之所以要結(jié)合存儲(chǔ)方式，是因?yàn)樾枰鎯?chǔ)的模糊控制表是一個(gè)m×n維的數(shù)組，而在存儲(chǔ)的時(shí)候要將其轉(zhuǎn)換成一維數(shù)組，故可以有按行或列依次存儲(chǔ)兩種方式，當(dāng)按行存儲(chǔ)時(shí)，可以利用m×X1+Y1來(lái)計(jì)算模糊控制量Z的地址，當(dāng)按列存儲(chǔ)時(shí)，可用利用n×Y1+X1來(lái)計(jì)算模糊控制量Z的地址，m和n的數(shù)值可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，例如可以選擇m＝13，n＝7，當(dāng)然，輸出量的模糊論域Z也可以根據(jù)實(shí)際情況選用不用的范圍，例如f＝15。這種計(jì)算對(duì)比本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是一般的常識(shí)，這里將不再詳述。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述查找表對(duì)應(yīng)的模糊推理采用“IF......AND......THEN......”規(guī)則。
根據(jù)本發(fā)明，所述解模糊模塊264采用常用的，控制效果比較平滑的重心法。
優(yōu)選情況下，如圖2所示，本發(fā)明的信號(hào)處理單元200進(jìn)一步包括PI控制器270，用于在熔爐溫度接近設(shè)定溫度(即所要求達(dá)到的最終溫度)時(shí)，控制PWM控制信號(hào)的占空比，消除穩(wěn)態(tài)誤差。所謂“接近”設(shè)定溫度，是指當(dāng)前溫度值T和設(shè)定溫度之間的偏差小于某一預(yù)設(shè)值(例如3度)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以很容易地選擇合適的溫度以切換到PI控制器270執(zhí)行PI算法。從上述的描述可以看出，所述PI控制器270僅在需要保溫(當(dāng)前溫度接近設(shè)定溫度)時(shí)起作用，它使達(dá)到設(shè)定溫度的熔爐保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)。圖中的K3表示切換到PI算法的虛擬開(kāi)關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明，可以利用可編程控制器PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)上述信號(hào)處理單元200的功能，例如西門(mén)子CPU224DC/DC/DC。可以利用該P(yáng)LC的模擬量存儲(chǔ)單元AIW0、AIW2、AIW4以及AIW6來(lái)存儲(chǔ)溫度感測(cè)單元100測(cè)量的熔爐各部位的溫度，從而實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)器210的功能。
根據(jù)本發(fā)明，可以利用該P(yáng)LC內(nèi)部分辨率為1ms的定時(shí)器(未示出)構(gòu)成振蕩電路，并令該振蕩電路的振蕩周期等于PWM控制信號(hào)的周期，該振蕩電路與比較指令配合使用可以實(shí)現(xiàn)PWM控制信號(hào)的輸出，從而實(shí)現(xiàn)了PWM控制信號(hào)發(fā)生器220的功能。
根據(jù)本發(fā)明，可以利用PLC內(nèi)部分辨率為10ms的定時(shí)器(未示出)和計(jì)數(shù)器(未示出)配合構(gòu)成振蕩周期為1h的振蕩電路，其周期作為升溫分段的依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了升溫定時(shí)器的功能。
實(shí)際上，P算法可以看作是PI算法的一種特例，也就是說(shuō)當(dāng)參數(shù)TI無(wú)窮大的時(shí)候，P算法就成為PI算法，該參數(shù)TI可以通過(guò)人工設(shè)定，也可以通過(guò)子程序根據(jù)情況自動(dòng)設(shè)定。根據(jù)本發(fā)明，可以利用PLC提供的PID指令來(lái)方便的實(shí)現(xiàn)P算法和PI算法，為了兼顧P和PI兩種算法，可以編寫(xiě)帶參數(shù)傳遞的用于修改PID回路控制表中Kp，TI，TD等參數(shù)的子程序，輸出的控制信號(hào)可以通過(guò)特定的端口輸出，例如CPU224 DC/DC/DC的端口Q0.0和Q0.1，這樣就實(shí)現(xiàn)了P控制器250和PID控制器270的功能。由于這種編程對(duì)于普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很容易實(shí)現(xiàn)，因此這里將不再詳述。
根據(jù)本發(fā)明，可以利用PLC的間接尋址功能來(lái)進(jìn)行查表，以上文中已提到的偏差X的模糊論域X1和偏差變化量Y的模糊論域Y1為例，可以直接計(jì)算出存儲(chǔ)模糊控制量Z(用于控制PWM控制信號(hào)的占空比)的偏移地址，例如13×X1+Y1，再將偏移地址和查找表首地址(也就是存放通過(guò)離線(xiàn)計(jì)算得到的查找表的起始單元的地址)相加得到對(duì)應(yīng)控制量的絕對(duì)地址。利用間接尋址指令取出相應(yīng)的控制量后將其乘以事先確定好的比例因子，取整后經(jīng)比較指令(與PWM控制信號(hào)的周期比較)可以直接輸出(例如通過(guò)CPU224 DC/DC/DC的端口Q0.0和Q0.1)。這樣就實(shí)現(xiàn)了模糊控制器260的功能。
下面結(jié)合圖3對(duì)執(zhí)行單元300進(jìn)行描述。
所述執(zhí)行單元300包括隔離驅(qū)動(dòng)器310、固態(tài)繼電器320以及加熱管330，其中，所述隔離驅(qū)動(dòng)器310與所述信號(hào)處理單元200連接，用于根據(jù)信號(hào)處理單元200輸出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述固態(tài)繼電器320；所述固態(tài)繼電器320在所述隔離驅(qū)動(dòng)器310的驅(qū)動(dòng)下控制加熱管330是否加熱；所述加熱管330置于熔爐中給金屬熔液加熱。
根據(jù)本發(fā)明，所述隔離驅(qū)動(dòng)器310為兩個(gè)小功率固態(tài)繼電器，用于電氣隔離和功率放大，所述固態(tài)繼電器320為六個(gè)大功率固態(tài)繼電器(分為兩組)，連接在市電線(xiàn)路或工業(yè)交流電線(xiàn)路上。顯然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，采用合適的固態(tài)繼電器和對(duì)固態(tài)繼電器進(jìn)行合理布局是常識(shí)性的，這里將不再詳述。
根據(jù)本發(fā)明，如圖3所示，所述人機(jī)交互界面400可以用于文本或圖形的顯示，向用戶(hù)顯示熔爐的過(guò)程參數(shù)，包括當(dāng)前溫度、當(dāng)前加熱時(shí)間、當(dāng)前運(yùn)行算法等，并且可以接收用戶(hù)的輸入，改變系統(tǒng)的工作參數(shù)，包括升溫速度、升溫段時(shí)長(zhǎng)、設(shè)定溫度等。當(dāng)然，上述的過(guò)程參數(shù)和工作參數(shù)并不上述示例的局限，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)定需要顯示的過(guò)程參數(shù)和需要設(shè)定的工作參數(shù)，例如所述過(guò)程參數(shù)還可以包括警報(bào)信號(hào)等，所述工作參數(shù)還可以包括坩堝保護(hù)溫度和通入保護(hù)氣體的溫度等?？梢岳斫猓承﹨?shù)既是過(guò)程參數(shù)，也可以歸于系統(tǒng)的工作參數(shù)這里不再詳述。人機(jī)交互界面400可以有多種選擇，例如西門(mén)子TD 200，也可以選用配套的觸摸屏。
優(yōu)選情況下，如圖3所示，本發(fā)明提供的熔爐智能控制系統(tǒng)還包括蜂鳴器500，用于在系統(tǒng)非正常工作時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此外，本發(fā)明提供的智能控制系統(tǒng)能夠在坩堝漏夜(由安裝在熔爐底部的兩根電極和液位繼電器來(lái)檢測(cè)坩堝是否漏液)、溫差太大或者其他非正常工作狀態(tài)時(shí)使系統(tǒng)停止工作，從而保證整個(gè)熔爐的安全。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種熔爐智能控制方法，如圖4所示，該控制方法包括溫度測(cè)量步驟1000、信號(hào)處理步驟2000、執(zhí)行步驟3000以及參數(shù)輸入/輸出步驟4000，在所述溫度測(cè)量步驟1000，測(cè)量熔爐的當(dāng)前溫度；在所述信號(hào)處理步驟2000，接收在溫度測(cè)量步驟1000測(cè)得的熔爐當(dāng)前溫度并根據(jù)該溫度生成控制命令；在執(zhí)行步驟3000，接收在所述信號(hào)處理步驟2000生成的控制命令，并根據(jù)該控制命令控制熔爐的加熱；在參數(shù)輸入/輸出步驟4000，向用戶(hù)提供熔爐的過(guò)程參數(shù)，接收用戶(hù)輸入從而改變?cè)撝悄芸刂品椒ㄖ械墓ぷ鲄?shù)。
在所述溫度測(cè)量步驟1000，可以選用任何適合的溫度傳感器，但由于該傳感器需要測(cè)量的溫度較高，因此優(yōu)選情況下，可以選用雙頭熱電偶和熱電偶模塊(例如西門(mén)子EM231)來(lái)測(cè)量溫度，二者通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接。所述雙頭熱電偶可以測(cè)量熔爐中處于不同位置的金屬熔液(例如鎂熔液)的溫度，而且可以測(cè)量熔爐中坩堝內(nèi)壁和外壁的溫度，這樣可以防止由于金屬熔液受熱不均或者坩堝內(nèi)外壁受熱不均引起的安全因素和產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，從而提高系統(tǒng)的可靠性。該雙頭熱電偶通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與所述熱電偶模塊連接，通常情況下，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)用于熱電偶和二次儀表間的信號(hào)傳輸，能夠消除熱電偶冷端溫度變化引起的測(cè)量誤差，保證儀表對(duì)介質(zhì)溫度的精確測(cè)量，適用于電力、冶金、石油、化工、輕紡等工業(yè)及國(guó)防、科研部門(mén)自動(dòng)化測(cè)溫儀表的單點(diǎn)或多點(diǎn)連接，由于這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是常用的技術(shù)，因此這里將不再詳細(xì)描述。所述熱電偶模塊接收雙頭熱電偶感測(cè)到的模擬信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到信號(hào)處理步驟2000進(jìn)一步處理。
在所述信號(hào)處理步驟2000，接收在溫度測(cè)量步驟1000得到的溫度數(shù)字量，并對(duì)其進(jìn)一步處理。根據(jù)本發(fā)明，如圖5所示，所述信號(hào)處理步驟2000包括存儲(chǔ)步驟2100、升溫定時(shí)步驟(未示出)、比較步驟2400、P算法控制步驟2500、模糊算法控制步驟2600以及PWM信號(hào)控制步驟2800。其中，在所述存儲(chǔ)步驟2100，存儲(chǔ)由所述溫度測(cè)量步驟1000感測(cè)到并經(jīng)過(guò)處理的當(dāng)前溫度值T；在所述升溫定時(shí)步驟，設(shè)定升溫段時(shí)長(zhǎng)；在所述P算法控制步驟2500，執(zhí)行P算法，以控制PWM信號(hào)的占空比，P算法也稱(chēng)為比例算法，該算法的響應(yīng)特性曲線(xiàn)較陡，過(guò)渡時(shí)間較短，也就是說(shuō)能夠使升溫速度較快，但該算法用于控制大滯后對(duì)象時(shí)容易引起系統(tǒng)震蕩；在所述模糊算法控制步驟2600，執(zhí)行模糊算法來(lái)控制PWM控制信號(hào)的占空比，該算法可以減小系統(tǒng)超調(diào)，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，提高系統(tǒng)的魯棒性；在所述比較步驟2400，比較在存儲(chǔ)步驟2100存儲(chǔ)的當(dāng)前溫度值T和預(yù)設(shè)的當(dāng)前目標(biāo)溫度TK，所謂當(dāng)前目標(biāo)溫度TK，是指在每個(gè)升溫段開(kāi)始時(shí)的當(dāng)前溫度值T與每個(gè)升溫段時(shí)長(zhǎng)內(nèi)要求增加的溫度之和，例如，生產(chǎn)中需要將金屬?gòu)漠?dāng)前溫度(如常溫)升高到設(shè)定溫度630度，但通常的加熱設(shè)備僅能提供每小時(shí)幾十度的升溫速度，或者有時(shí)為了防止由于加熱升溫過(guò)快導(dǎo)致受熱不均而引起坩堝變形，可以在當(dāng)前溫度到設(shè)定溫度630度之間劃分若干升溫段，每一段有個(gè)目標(biāo)溫度(稱(chēng)為當(dāng)前目標(biāo)溫度TK)，譬如，所述升溫定時(shí)器設(shè)定的升溫段時(shí)長(zhǎng)為1小時(shí)，第一個(gè)升溫段開(kāi)始時(shí)熔爐溫度為a度，該升溫段內(nèi)要求升高的溫度為h度，則表明經(jīng)過(guò)1小時(shí)之后熔爐的溫度要從a度達(dá)到(a+h)度；同理，在第二個(gè)升溫段開(kāi)始時(shí)，熔爐的溫度為(a+h)度，而在第二個(gè)升溫段結(jié)束時(shí)，熔爐的溫度應(yīng)該為(a+2h)度，以此類(lèi)推。在進(jìn)行控制時(shí)，如果當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度TK之間的偏差大于預(yù)設(shè)值(例如20度)，則轉(zhuǎn)到P算法控制步驟2500執(zhí)行P算法，使該控制系統(tǒng)能夠全功率加熱，迅速減少偏差以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，通常情況下，在升溫階段每個(gè)循環(huán)周期開(kāi)始時(shí)切換到該算法；如果當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度TK的偏差小于該預(yù)設(shè)值(例如20度)，則轉(zhuǎn)到模糊算法控制步驟2600執(zhí)行模糊算法，以提高系統(tǒng)的魯棒性，防止溫度過(guò)分升高；在所述PWM信號(hào)控制步驟2800，由相應(yīng)的算法來(lái)控制PWM的占空比。需要注意的是，圖5僅僅顯示了在一個(gè)升溫段內(nèi)的操作，因此并未顯示所述升溫定時(shí)步驟。
通過(guò)上面的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在執(zhí)行P算法的P算法控制步驟，輸入為當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度TK之間的偏差，其輸出能夠控制PWM控制信號(hào)的占空比?？梢杂晌⑻幚砥?，數(shù)字信號(hào)處理器DSP或者可編程控制器PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)該P(yáng)算法控制步驟，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，調(diào)節(jié)P算法的相關(guān)參數(shù)，這里不再詳述。
下面詳細(xì)描述模糊算法。
根據(jù)本發(fā)明，如圖5所示，所述模糊算法控制步驟2600包括微分步驟2610、模糊量化步驟2620、查表步驟2630以及解模糊步驟2640，其中，在所述微分步驟2610，接收當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度TK之間的偏差X，對(duì)該偏差X進(jìn)行相對(duì)于時(shí)間的微分運(yùn)算，也就是計(jì)算兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的差，從而生成偏差變化量Y；在所述模糊量化步驟2620，接收當(dāng)前溫度值T與當(dāng)前目標(biāo)溫度TK之間的偏差X，以及在所述微分步驟2610生成的偏差變化量Y，并對(duì)接收到的偏差X和偏差變化量Y進(jìn)行模糊量化；在所述查表步驟2630，根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的通過(guò)離線(xiàn)計(jì)算得到的查找表，通過(guò)模糊推理，結(jié)合偏差X和偏差變化量Y的存儲(chǔ)方式計(jì)算出模糊控制量Z的存儲(chǔ)地址，并從該存儲(chǔ)地址中讀出所要求的模糊控制量Z；在所述解模糊步驟2640，對(duì)查表步驟中讀出的模糊控制量Z進(jìn)行解模糊，將模糊控制量Z變換成能直接輸出的確定值，調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)的占空比。
根據(jù)本發(fā)明，在所述模糊量化步驟2620，可以利用將輸入量與預(yù)設(shè)閾值相比較的方法進(jìn)行非線(xiàn)性量化，由于該方法對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很容易理解，因此這里將不再詳述。
優(yōu)選情況下，所述非線(xiàn)性量化的隸屬度函數(shù)選用重疊性和重疊魯棒性較好的三角形。當(dāng)然，也可以選用常用的梯形函數(shù)。
對(duì)于如何獲得查找表，上文已進(jìn)行過(guò)詳細(xì)的描述，這里將省略該描述。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，在該查表步驟2630，對(duì)應(yīng)的模糊推理采用常用的“IF......AND......THEN......”規(guī)則。
根據(jù)本發(fā)明，在所述解模糊步驟2640，可以采用常用的控制效果比較平滑的重心法進(jìn)行解模糊處理。
優(yōu)選情況下，如圖5所示，本發(fā)明的信號(hào)處理步驟2000進(jìn)一步包括PI算法控制步驟2700，在該步驟，當(dāng)熔爐溫度接近設(shè)定溫度(即所要求達(dá)到的最終溫度)時(shí)，控制PWM控制信號(hào)的占空比，消除穩(wěn)態(tài)誤差。所謂“接近”設(shè)定溫度，是指當(dāng)前溫度值T和設(shè)定溫度之間的偏差小于某一預(yù)設(shè)值(例如3度)。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以很容易地選擇合適的溫度以切換到PI控制器執(zhí)行PI算法。從上述的描述可以看出，所述PI算法控制步驟2700僅在需要保溫(當(dāng)前溫度接近設(shè)定溫度)時(shí)起作用，它使達(dá)到設(shè)定溫度的熔爐保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)。在具有PI算法控制步驟2700的時(shí)候，所述比較步驟2400還要進(jìn)一步比較當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度之間的偏差，如圖5所示。
根據(jù)本發(fā)明，可以利用可編程控制器PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)上述信號(hào)處理步驟2000所要執(zhí)行的功能，例如西門(mén)子CPU224 DC/DC/DC?？梢岳迷揚(yáng)LC的模擬量存儲(chǔ)單元AIW0、AIW2、AIW4以及AIW6來(lái)存儲(chǔ)溫度感測(cè)步驟1000感測(cè)到的且經(jīng)過(guò)處理的各部位的溫度，從而實(shí)現(xiàn)了在存儲(chǔ)步驟2100所要執(zhí)行的功能。
根據(jù)本發(fā)明，可以利用該P(yáng)LC內(nèi)部分辨率為1ms的定時(shí)器構(gòu)成振蕩電路，并令該振蕩電路的振蕩周期等于PWM控制信號(hào)的周期，該振蕩電路與比較指令配合使用可以實(shí)現(xiàn)PWM控制信號(hào)的輸出，從而實(shí)現(xiàn)了在PWM控制信號(hào)發(fā)生步驟2200所要執(zhí)行功能。
根據(jù)本發(fā)明，可以利用PLC內(nèi)部分辨率為10ms的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器配合構(gòu)成振蕩周期為1h的振蕩電路，其周期作為升溫分段的依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了在升溫定時(shí)步驟所要執(zhí)行的功能。
根據(jù)本發(fā)明，可以利用PLC提供的PID指令很方便的實(shí)現(xiàn)P算法和PI算法，為了兼顧P和PI兩種算法，可以編寫(xiě)帶參數(shù)傳遞的用于修改PID回路控制表中Kp，TI，TD等參數(shù)的子程序，輸出的控制信號(hào)可以通過(guò)特定的端口輸出，例如CPU224 DC/DC/DC的端口Q0.0和Q0.1，這樣就實(shí)現(xiàn)了在P算法控制步驟2500和PI算法控制步驟2700所要執(zhí)行的功能。由于這種編程對(duì)于普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很容易實(shí)現(xiàn)的，因此這里將不再詳述。
根據(jù)本發(fā)明，可以利用PLC的間接尋址功能進(jìn)行查表，以上文中已提到的偏差X的模糊論域X1和偏差變化量Y的模糊論域Y1為例，可以直接計(jì)算出存儲(chǔ)模糊控制量Z(控制PWM控制信號(hào)的占空比)的偏移地址為13×X1+Y1，再將偏移地址和查找表首地址相加得到對(duì)應(yīng)控制量的絕對(duì)地址。利用間接尋址指令取出相應(yīng)的控制量后將其乘以事先確定好的比例因子，取整后經(jīng)比較指令(與PWM控制信號(hào)的周期比較)后可以直接輸出(例如通過(guò)CPU224 DC/DC/DC的端口Q0.0和Q0.1)。這樣就實(shí)現(xiàn)了在模糊算法控制步驟2600所要執(zhí)行的功能。
下面結(jié)合圖3對(duì)執(zhí)行步驟3000進(jìn)行描述。
在所述執(zhí)行步驟3000，如圖3所示，可以利用隔離驅(qū)動(dòng)器310、固態(tài)繼電器320以及加熱管330對(duì)熔爐進(jìn)行控制，其中，所述隔離驅(qū)動(dòng)器310接收在所述信號(hào)處理步驟2000生成的控制信號(hào)，根據(jù)此控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)所述固態(tài)繼電器320；所述固態(tài)繼電器320在所述隔離驅(qū)動(dòng)器310的驅(qū)動(dòng)下控制加熱管330是否加熱；所述加熱管330置于熔爐中給金屬熔液加熱。
根據(jù)本發(fā)明，所述隔離驅(qū)動(dòng)器310為兩個(gè)小功率固態(tài)繼電器，用于電氣隔離和功率放大，所述固態(tài)繼電器320為六個(gè)大功率固態(tài)繼電器(分為兩組)，連接在市電線(xiàn)路或工業(yè)交流線(xiàn)路上。
根據(jù)本發(fā)明，在所述參數(shù)輸入/輸出步驟4000，可以提供文本或圖形的顯示，向用戶(hù)顯示熔爐的過(guò)程參數(shù)，并且可以接收用戶(hù)的輸入，改變系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)。可以利用諸如西門(mén)子TD200或配套的觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)所述參數(shù)輸入/輸出步驟4000。
優(yōu)選情況下，本發(fā)明提供的熔爐智能控制系統(tǒng)還包括聲音報(bào)警步驟5000，用于在系統(tǒng)非正常工作時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，可以利用蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。此外，本發(fā)明提供的智能控制系統(tǒng)能夠在坩堝漏液、溫差太大或者其他非正常工作狀態(tài)時(shí)使系統(tǒng)停止工作，從而保證整個(gè)熔爐的安全。
權(quán)利要求
1.一種熔爐智能控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括溫度測(cè)量單元、信號(hào)處理單元、執(zhí)行單元以及人機(jī)交互界面，所述溫度測(cè)量單元用于測(cè)量熔爐的當(dāng)前溫度值T；所述信號(hào)處理單元用于接收所述溫度測(cè)量單元測(cè)得的熔爐當(dāng)前溫度值T并根據(jù)該溫度值T向所述執(zhí)行單元發(fā)出控制命令；所述執(zhí)行單元接收所述信號(hào)處理單元的控制命令，并根據(jù)該控制命令控制熔爐加熱與否；人機(jī)交互界面與所述信號(hào)處理單元連接，用于顯示熔爐的過(guò)程參數(shù)，并接收輸入的控制系統(tǒng)的工作參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述溫度測(cè)量單元包括多個(gè)雙頭熱電偶和熱電偶模塊，二者通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理單元包括存儲(chǔ)器、PWM控制信號(hào)發(fā)生器、升溫定時(shí)器、比較器、P控制器以及模糊控制器；所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述溫度測(cè)量單元感測(cè)的當(dāng)前溫度值T；所述PWM控制信號(hào)發(fā)生器用于生成PWM控制信號(hào)以控制所述執(zhí)行單元；所述升溫定時(shí)器用于設(shè)定升溫段時(shí)長(zhǎng)；所述P控制器用于執(zhí)行P算法，以控制PWM控制信號(hào)發(fā)生器生成的PWM信號(hào)的占空比；所述模糊控制器用于執(zhí)行模糊算法，以控制PWM控制信號(hào)發(fā)生器生成的PWM信號(hào)的占空比；所述比較器用于比較一升溫段內(nèi)的當(dāng)前目標(biāo)溫度值TK和存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的該升溫段內(nèi)的當(dāng)前溫度值T，如果當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度值TK之間的偏差X大于預(yù)設(shè)值，則利用P控制器執(zhí)行P算法，如果當(dāng)前溫度值T和目標(biāo)溫度的偏差X小于該預(yù)設(shè)值，則利用模糊控制器執(zhí)行模糊算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述模糊控制器包括微分模塊、模糊量化模塊、查表模塊以及解模糊模塊，所述微分模塊用于接收當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度值TK之間的偏差X，對(duì)該偏差進(jìn)行相對(duì)于時(shí)間的微分運(yùn)算，生成偏差變化量Y；所述模糊量化模塊用于接收當(dāng)前溫度值T與當(dāng)前目標(biāo)溫度值TK之間的偏差X，以及所述微分模塊生成的偏差變化量Y，并對(duì)接收到的偏差X和偏差變化量Y進(jìn)行模糊量化；所述查表模塊用于根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的查找表，通過(guò)模糊推理，結(jié)合偏差X和偏差變化量Y的存儲(chǔ)方式計(jì)算出模糊控制量Z的存儲(chǔ)地址，從該地址中讀出要求的模糊控制量Z；所述解模糊模塊用于對(duì)從查表模塊中讀出的模糊控制量Z進(jìn)行解模糊，將模糊控制量Z變換成能直接輸出的確定值，調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)的占空比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述偏差X和偏差變化量Y的存儲(chǔ)方式包括按行存儲(chǔ)和按列存儲(chǔ)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述模糊量化模塊對(duì)所述偏差X和/或偏差變化量Y進(jìn)行非線(xiàn)性量化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述非線(xiàn)性量化時(shí)的隸屬度函數(shù)選用三角形。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述查表模塊對(duì)應(yīng)的模糊推理采用“IF......AND......THEN......”規(guī)則。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述解模糊模塊采用重心法進(jìn)行解模糊。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理單元進(jìn)一步包括PI控制器，用于在熔爐溫度接近設(shè)定溫度時(shí)控制PWM控制信號(hào)的占空比，消除穩(wěn)態(tài)誤差。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述執(zhí)行單元包括隔離驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)繼電器以及加熱管，所述隔離驅(qū)動(dòng)器與所述信號(hào)處理單元連接，用于根據(jù)信號(hào)處理單元輸出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述固態(tài)繼電器；所述固態(tài)繼電器在所述隔離驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)下控制加熱管是否加熱；所述加熱管置于熔爐中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能控制系統(tǒng)，其中，所述過(guò)程參數(shù)包括當(dāng)前溫度、當(dāng)前加熱時(shí)間、當(dāng)前運(yùn)行算法；所述工作參數(shù)包括升溫速度、升溫段時(shí)長(zhǎng)、設(shè)定溫度。
13.一種熔爐智能控制方法，該控制方法包括溫度測(cè)量步驟、信號(hào)處理步驟、執(zhí)行步驟以及參數(shù)輸入/輸出步驟，在所述溫度測(cè)量步驟，測(cè)量熔爐的當(dāng)前溫度；在所述信號(hào)處理步驟，接收在溫度測(cè)量步驟測(cè)得的熔爐當(dāng)前溫度并根據(jù)該溫度生成控制命令；在執(zhí)行步驟，接收在所述信號(hào)處理步驟生成的控制命令，并根據(jù)該控制命令控制熔爐的加熱；在參數(shù)輸入/輸出步驟，向用戶(hù)提供熔爐的過(guò)程參數(shù)，接收輸入的該智能控制方法的工作參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的智能控制方法，其中，在所述溫度測(cè)量步驟，采用多個(gè)雙頭熱電偶和熱電偶模塊來(lái)測(cè)量溫度，二者通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的智能控制方法，其中，所述信號(hào)處理步驟包括存儲(chǔ)步驟、升溫定時(shí)步驟、比較步驟、P算法控制步驟、模糊算法控制步驟以及PWM信號(hào)控制步驟，在所述存儲(chǔ)步驟，存儲(chǔ)在所述溫度測(cè)量步驟感測(cè)的當(dāng)前溫度值T和過(guò)程參數(shù)；在所述升溫定時(shí)步驟，設(shè)定升溫段時(shí)長(zhǎng)；在所述P算法控制步驟，執(zhí)行P算法，以控制PWM控制信號(hào)的占空比；在所述模糊算法控制步驟，執(zhí)行模糊算法以控制PWM控制信號(hào)的占空比，在所述比較步驟，比較一升溫段內(nèi)的當(dāng)前目標(biāo)溫度TK和在存儲(chǔ)步驟存儲(chǔ)的該升溫段內(nèi)的當(dāng)前溫度值T，如果當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度值TK之間的偏差大于預(yù)設(shè)值，則到P算法控制步驟執(zhí)行P算法，如果當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度值TK的偏差小于該預(yù)設(shè)值，則到模糊算法控制步驟執(zhí)行模糊算法；在所述PWM信號(hào)控制步驟，由相應(yīng)的算法來(lái)控制PWM的占空比。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的智能控制方法，其中，所述模糊算法控制步驟包括微分步驟、模糊量化步驟、查表步驟以及解模糊步驟，在所述微分步驟，接收當(dāng)前溫度值T和當(dāng)前目標(biāo)溫度值TK之間的偏差X，對(duì)該偏差X進(jìn)行相對(duì)于時(shí)間的微分運(yùn)算，生成偏差變化量Y；在所述模糊量化步驟，接收當(dāng)前溫度值T與當(dāng)前目標(biāo)溫度值TK之間的偏差X，以及在所述微分步驟生成的偏差變化量Y，并對(duì)接收到的偏差X和偏差變化量Y進(jìn)行模糊量化；在所述查表步驟，根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的查找表，通過(guò)模糊推理，結(jié)合偏差X和偏差變化量Y的存儲(chǔ)方式計(jì)算出模糊控制量Z的存儲(chǔ)地址，并從該存儲(chǔ)地址中取出所要求的模糊控制量Z；在所述解模糊步驟，對(duì)查表模塊中取出的模糊控制量Z進(jìn)行解模糊，將模糊控制量Z變換成能直接輸出的確定值，調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)的占空比。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的智能控制方法，其中，所述偏差X和偏差變化量Y的存儲(chǔ)方式包括按行存儲(chǔ)和按列存儲(chǔ)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的智能控制方法，其中，在所述模糊量化步驟，對(duì)所述差量X和/或誤差變化量Y進(jìn)行非線(xiàn)性量化。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的智能控制方法，其中，所述非線(xiàn)性量化時(shí)的隸屬度函數(shù)選用三角形。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的智能控制方法，其中，所述查表步驟對(duì)應(yīng)的模糊推理采用“IF......AND......THEN......”規(guī)則。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的智能控制方法，其中，在所述解模糊步驟，采用重心法進(jìn)行解模糊。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的智能控制方法，其中，所述信號(hào)處理步驟進(jìn)一步包括PI算法控制步驟，在該步驟中，當(dāng)熔爐溫度接近設(shè)定溫度時(shí)，控制PWM控制信號(hào)的占空比，消除穩(wěn)態(tài)誤差。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的智能控制方法，所述過(guò)程參數(shù)包括當(dāng)前溫度、當(dāng)前加熱時(shí)間、當(dāng)前運(yùn)行算法；所述工作參數(shù)包括升溫速度、升溫段時(shí)長(zhǎng)、設(shè)定溫度。
全文摘要
提供一種熔爐智能控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括溫度測(cè)量單元、信號(hào)處理單元、執(zhí)行單元以及人機(jī)交互界面，所述溫度測(cè)量單元用于測(cè)量熔爐的當(dāng)前溫度值T；所述信號(hào)處理單元用于接收所述溫度測(cè)量單元測(cè)得的熔爐當(dāng)前溫度值T并根據(jù)該溫度向所述執(zhí)行單元發(fā)出控制命令；所述執(zhí)行單元接收所述信號(hào)處理單元的控制命令，并根據(jù)該控制命令來(lái)控制熔爐加熱與否；人機(jī)交互界面與所述信號(hào)處理單元連接，用于向用戶(hù)顯示熔爐的過(guò)程參數(shù)，接收用戶(hù)輸入從而改變?cè)撝悄芸刂葡到y(tǒng)的工作參數(shù)。該智能控制系統(tǒng)控制精度較高，人機(jī)交互性好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號(hào)G05B13/04GK101078914SQ20061008067
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者郝興峰 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司