大林算法在温度控制中的应用.ppt.doc

引 言 随着现代科学技术水品格发展，与其是近年来，电力工业的迅速发展，工业电阻炉尤其是钟罩式真空电阻炉越来越受人们的青睐。工业钟罩式真空电阻炉是一种重要的热处理设备，它能使被加热零件脱气、脱氧、脱硫，以及能使有害杂质蒸发分离，避免零件氧化污染，而且它的温度容易调节，相对其它电阻炉来讲热惯性小升温时间短，它在工业中被广泛采用。他一般具有较大的时间常数和一定的纯滞后时间，且滞后时间比较长，我们知道这样的系统村不利于现代化工业生产自动化水平提高，不利于产品质量和生产效率的提高。 但是一般来讲，对这样的系统在工业生产中要求没有超调量或超调量很小，调节时间希望在确定的采样时间内结束（虽然也希望尽快结束过渡过程，但是这是第二位的）。因此超调试主要的设计目标，用一般的控制系统设计方法是不行的，用模拟仪表控制算法效果也欠佳。IBM公司的大林于1968年提出一种针对工业生产过程中含有纯滞后的控制对象的控制算法，即大林算法。它具有良好的效果，采用大林算法的意义在于大林控制算法能在一些具有纯滞后环节的系统中兼顾动静两方面的性能，可做到小超调小稳态误差。控制效果比较理想。对工程实际应用具有很大的意义。 第一章 钟罩式真空电阻炉 1.1钟罩式真空电阻炉 钟罩式真空电阻炉 所谓钟罩式系指炉膛位于工作台面以上，钟罩可以升降，由侧面装卸工件，所以又称侧装式。图1-1所示为双位钟罩式真空炉。这种型式的炉子其加热器有两种安装方式：一种是装在钟罩内，随钟罩升降，这时，固定在炉盖上的电极汇流排5也要随盖运动。另一种是固定在静止的台面板上，电极汇流排需从机架下方引入。钟罩式真空电阻炉的基本参数见表1-1所示。 图1-1 双位钟罩式真空电阻炉 1-机架；2-真空系统；3-观察孔；4炉体；5-汇流排；6-电气部分；7-变压器；8-升降机构。 表1-1 钟罩式真空电阻炉的基本参数（SJ861-74） 最高温度 （℃） 炉膛尺寸 （工位直径高） （毫米） 热 态 真 空 度 （毫米汞柱） 额定功率及相数 恒温区尺寸及温差 功率 （千瓦） 相数 恒温区尺寸 （沿高度方向） （毫米） 温 差 （℃） 1000 10 3 100 15 1300 15 3 100 20 1.2钟罩式真空电阻炉的结构 1.2.1钟罩式真空电阻炉的隔热屏 隔热屏是一种炉衬形式，常用于周期作业真空电阻炉，其特点是热惯性很小而透热性很大。不仅能快速升温或冷却，而且还能提高上限炉温并允许在高真空状态下工作，但其热损耗要大两倍多。本设计采用的隔热屏为金属隔热屏。 隔热屏的结构 隔热屏一般内顶屏、侧屏和底屏三部分组成，构成圆筒形空间(见图1-2)，三者布置要便于进出料和遮住能直接辐射出热量的缝隙。 图1-2 金属隔热屏 1-钼片；2-不锈钢片；3-钼垫圈；4-钼螺杆；5-套筒 屏与屏的间隔由支持杆和套筒保证。支持杆即铜螺杆4的截面积应很小，以减少导热损失。屏上通孔与支持杆间应留足够的间隙，因为工作时内层屏的伸长较外层屏大，如间隙不足，支持杆受到很大的剪力易损坏。 本设计中钟罩式真空电阻炉的隔热屏为5层。 本设计中钟罩式真空电阻炉的隔热屏的厚度为0.4毫米。 本设计中钟罩式真空电阻炉的隔热屏的层间距离8毫米。 1.2.2钟罩式真空电阻炉的加热器 钟罩式真空电阻炉即受控对象最高工作温度为600℃，炉膛结构如图1-2所示，炉膛尺寸见表1-2所示，隔层隔热屏的温度和黑度见表1-3所示，加热零件最大尺寸为毫米，额定功率P为15KW，工作电压220V，加热器为笼状，电热体采用到U型钼丝，如图1-4（a））T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 1400 1200 1050 950 850 650 80 黑度（） 0 1 2 3 4 5 6 0.178 0.153 0.5 0.4 0.4 0.3 0.35 图1-4 钼丝加热器结构简图 1.2.3钟罩式真空电阻炉的水冷电极 本设计中被控对象采用的水冷电极为纯金属的，水冷电极(包括紫铜导电杆与紫铜集电环)是将电流引入给电热体的一种装置。电极能通过一千安培以上的大电流，满足绝缘、密封和冷却三个条件。 1.2.4钟罩式真空电阻炉的水冷系统 真空电阻炉的炉壳和真空系统都需要水冷，以保证炉子外壁及各真空零部件的温升在允许范围内，使密封部件能正常工作。 炉壳的水冷包括炉筒体、炉底盘、顶盖、电极及观察窗等。真空系统的水冷包括扩散泵、水冷挡板、冷阱、增压泵、机械泵等。汇流铜排必要时也要通水冷却。 钟罩式真空电阻炉的冷却系统如图1-5所示。 图1-5 钟罩式真空电阻炉的冷却系统 1，3-阀门；2-连接管；4-水箱 1.2.5真空系统 真空系统是用来不断抽走炉膛及炉内零件和工件在升