[发明专利]一种多加热区温度解耦主从控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动控制技术中的温度解耦控制领域，具体涉及一种多加热区温度解耦主从控制方法。

背景技术

目前随着科技的进步，热处理设备越来越多，特别是大型热处理设备,如真空炉、气氛炉、空气循环电炉等。但大多数该类设备通常采多温区控制，每个控温区至少配置一只控温仪表，每个仪表通过设定相同的设定值，予以单独控制各区域温度。

如图1所示：B0—第0号分区的控温仪表，B1—第1号分区的控温仪表，B2—第2号分区的控温仪表，Bn—第n号温区的控温仪表。Z0—第0加热区的加热器，Z1—第1加热区的加热器，Z2—第2加热区的加热器，Zn—第n加热区的加热器，S0—第0加热区的实际温度传感器，S1—第1加热区的实际温度传感器，S2—第2加热区的实际温度传感器，Sn—第n加热区的实际温度传感器，SV—为所有控温仪表的设定温度，PV0—0号仪表温度反馈温度，PV1—1号仪表反馈温度，PV2—2号仪表反馈温度，PVn—n号仪表反馈温度，TG0—0号功率调节器，TG1—1号功率调节器，TG2—2号功率调节器，TGn—n号功率调节器。其中：一般n≥2。该系统各环为单一PID调节控制环，不具备解耦控制功能，其控制框图如图2所示。图2中，SV—设定温度，PV—反馈温度，ΔE—SV与PV间的误差，比例增益（P）--Kp，积分时间（I）--Ti，微分时间（D）--Td，MV—PID控制器运算输出。

如专利号为：CN201110043242.5，专利名称为：基于热平衡的陶瓷辊道窑炉温度解耦控制方法，摘要为：本发明提供的基于热平衡的陶瓷辊道窑炉温度解耦控制方法，是利用一种由多个PID控制器和1个解耦补偿器及窑炉炉体组成的控制系统对陶瓷辊道窑炉温度进行解耦控制，具体是：第一步，在窑炉开始升温阶段，先根据产品烧成曲线确定窑炉内每个烧嘴对应温区的目标控制温度，然后整定PID控制器的参数；第二步，当实际检测到的温度升至目标控制温度附近时，计算各烧嘴之间温度耦合系数，得到温度解耦补偿器输出解耦量，通过解耦量对各自回路的PID控制器输出量进行补偿；第三步，得到补偿之后的控制量通过执行器实时调整对应烧嘴的燃气量。

该控温方法存在如下缺点：1、各控温仪表独立控制，在加热过程中会相互热耦合，对相邻加热区域会产生扰动。2、硬件仪表多，成本高。3、系统总的抗扰动能力较差。4.该控制方法还导致仪表太多，操作繁琐。

发明内容

本发明的目的主要是针对传统多加热区多仪表独立控制方法，给系统带来的温度均匀性差，抗扰动能力弱，成本高，操作不方便缺点，提供了去掉硬件仪表，采用软件代替仪表，并植入数字解耦控制器,温度均匀性好,抗扰动能力强,低成本,柔性好,操作方便的控制方法。

本发明实现上述目的技术解决方案可以通过以下方案来达到。

一种多加热区温度解耦主从控制方法，包括如下步骤：

第一步，通过常规的多环控温方法，从最低加工零件炉温温度点和最高温度点间均匀选取的m个温度点，测量m个不同温度点（即SV_S0、SV_S1、…、SV_Sm-1）的温度均匀性，并作出各测温点的均匀性曲线，记录下相应测温点下n个加热区的稳态时的实际温度（即PV_0S0、PV_0S1、…、PV_0Sm-1；PV_1S0、PV_1S1、…、PV_1Sm-1；…；PV_n-1S0、PV_n-1S1、…、PV_n-1Sm-1；）；

第二步，将m个不同测温点确定为各温区的典型温度耦合点，以耦合点温度均匀性为依据，设置 n个2×m维解耦数组（VC），其中每一个解耦数组第一列m个元素分别为m个测温点温度（即SV_S0、SV_S1、…、SV_Sm-1），第二列分别对应为相应温区的m个测温点时该温区稳态时的实际温度（即PV_S0、PV_S1、…、PV_Sm-1）。有n个温区，就设定n个解耦数组，但是如果将某一温区作为主控温区，那么相应的解耦数组的第二列元素与第一列数组设置相同，其余n-1个温区为从控制区。