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不同温度条件下的硅碳棒加热炉系统模型参数

    加热炉的实验响应曲线如图间轴于A点,交稳态值于B点;投影即为时间常数T;放大倍数OA所示,通过反应曲线的拐点P做一切线,交时即为对象的纯滞后时间z;AB在时间轴上的/一箫斋,xt)和x(o),1为输入阶跃信号的最终值和初始值;Y00)为加热炉的稳定温度值,Y)为加热炉初始温度值。这样求得的参数也是粗略值,但参照这些参数可以估算出调节器的大致参数。不同温度条件下的硅碳棒加热炉系统模型参数会有所变化,但是由于该测试装置主要完成1000℃到1300℃高温熔体粘度测试工作,不需要在低温时精确控温,所以详细分析900℃以下的对象对装置的研制没有太多实际意义。所以控制系统采用1300℃时的近似模型作为温度控制算法设计的控制对象模型。用飞升曲线法可以得到系统1300℃的近似数学模型如下:硅钥棒加热炉双闭环控制系统的基本结构与基本原理通过上述分析,可以看出硅碳棒加热炉的温度控制难点有两点:一是加热炉实际温度离期望温度的偏差较大时对加热电流的控制,要在各种温度范围内保证安全的条件下维持加热电流在最大值,二是偏差较小时对大滞后温度控制系统的控制,实现无静差控制。硅碳棒加热炉的传统温度控制系统大多是单回路控制系统。分析各种影响加热炉温度控制性能的因素,工作电压的波动、晶闸管开度等因素都需经过整个容量滞后大,时间常数大的控制通道,这就会导致控制系统的控制作用不及时,过渡时间长,控制精度低。若能通过一定方法使得这些干扰因素不经过较大的滞后就能大大提高系统的控制性能。因此本文提出了一种温度+电流的双闭环模糊控制系统,外环为温度控制环,其控制输出作为内环的给定输入,内环为电流控制环。控制系统结构框图如图3.3所示。温度控制器根据温度偏差信号产生晶闸管触发装置的控制电压。内环控制器的输入是外环的输出,内环输出为队tm,它限制了双向晶闸管调压器的输出电压的最大值,外环输出限幅值Uim决定了外环中最大的允许电流。内外环响应速度的差异是很大的,电流响应是毫秒级的,而外环的温度响应有很明显的滞后性。www.beritawan.com


 

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