硅钼棒电炉温度—电流双闭环智能系统的研究与设计

硅钼棒电炉温度—电流双闭环智能系统的研究与设计

硅钼棒是一种高温加热元件，在氧氛围内可以在最高1800℃的温度下使用，由于元件具有较好的抗氧化性，而被广泛应用于工业加热过程。然而硅钼棒在低温段 的等效电阻极小，且随温度升高而快速上升，这种特殊的温度-电阻特性使得其在整个控温过程中极易产生电流过冲现象，直接影响硅钼棒的使用寿命。本文针对硅 钼棒特殊的温度-电阻特性，提出了一种温度-电流双环控制策略，以温度环作为外环对硅钼棒电炉的温度进行控制；以电流环作为内环对硅钼棒的表面负荷进行控 制。控制策略中的温度外环采用PI控制与模糊控制的并行调节的控制策略，考虑到PI调节器对于参数时变系统适应能力差的特点，引入参数修正模糊控制器对 PI调节器的比例系数和积分系统进行实时在线修正；电流内环采用传统的PI控制策略，利用积分饱和作用实现对硅钼棒电流的限制。另外，为了消除被控对象滞 后作用对控制效果的影响，控制器引入Smith预估器对滞后作用进行补偿。通过对仿真和调试结果的分析可知，这种带Smith预估补偿的温度-电流双环控 制策略在硅钼棒电炉控制中能够取得很好的控制效果。 论文首先对硅钼棒电炉对象进行研究，针对研究结果，提出温度-电流双环控制加Smith预估补偿的控制策略。然后将对控制策略的各个模块的设计进行介绍， 并简要阐述控制器软硬件的部分模块的设计。最后通过对控制策略的仿真和对控制器的调试论证这种控制策略在硅钼棒电炉温度控制系统中应用的优越性。