基于線性降階自抗擾控制技術(shù)的熱處理電阻爐控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于線性降階自抗擾控制技術(shù)的熱處理電阻爐實(shí)用控制方法，能夠提高熱處理電阻爐控制過程中輸出溫度的控制精度且能達(dá)到較好的節(jié)能降耗的效果。第一步：建立熱處理電阻爐控制模型；第二步：根據(jù)第一步中建立的控制模型，設(shè)計(jì)線性降階自抗擾控制器；第三步：借助飛升曲線確定電阻爐動(dòng)態(tài)特性，提出以PID參數(shù)整定為基礎(chǔ)的自抗擾參數(shù)快速確定方法；第四步：提出在保留原有電阻爐PID控制儀表的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)新控制系統(tǒng)電路及系統(tǒng)新控制柜，用工控機(jī)、觸摸屏、采集卡、不間斷電源等替代原有控制儀表，提高控制系統(tǒng)的智能化和快捷性。
【專利說明】基于線性降階自抗擾控制技術(shù)的熱處理電阻爐控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱處理電阻爐爐溫控制領(lǐng)域，涉及一種基于線性降階自抗擾控制技術(shù)的熱處理電阻爐爐溫控制方法，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)儀表控制進(jìn)行了改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬熱處理是工業(yè)領(lǐng)域、機(jī)械制造業(yè)等領(lǐng)域中，應(yīng)用廣泛并且意義重大的一種基礎(chǔ)技術(shù)手段，也是很多生產(chǎn)工藝中不可或缺的一部分。熱處理電阻爐在金屬熱處理領(lǐng)域中使用十分普遍。電阻爐爐溫動(dòng)態(tài)特性具有容積滯后大，溫度上升和下降呈嚴(yán)重不對(duì)稱以及對(duì)象的增益、容積滯后時(shí)間和純滯后時(shí)間都是與工作溫度有關(guān)的變參數(shù)。傳統(tǒng)的PID控制是靠控制目標(biāo)與實(shí)際行為之間的誤差來確定消除此誤差的控制方法，這個(gè)特點(diǎn)使傳統(tǒng)的PID控制在抗干擾能力方面表現(xiàn)較差，不容易滿足高性能要求，在工業(yè)控制中通常表現(xiàn)為控制精度較差且能量消耗很大。因此需要針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，研究解決方案，使熱處理電阻爐在控制過程中精度提高，而且降低耗電量。
[0003]近年來一種最大程度保持PID控制形式，同時(shí)借助于現(xiàn)代控制中觀測(cè)器思想而不依賴于被控對(duì)象模型的自抗擾控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)思想，成為面向工程從事現(xiàn)代理論思想應(yīng)用的典范。ADRC的核心是狀態(tài)觀測(cè)器(ExtendedState Observer, ES0),通過ES0,可以將對(duì)象動(dòng)力學(xué)的不確定性和各種外部干擾統(tǒng)一估計(jì)并補(bǔ)償，使得被控對(duì)象簡(jiǎn)化為積分串聯(lián)型，鋪以簡(jiǎn)單的H)控制就可以實(shí)現(xiàn)誤差控制了。十余年來，原始的非線性ADRC在國(guó)內(nèi)已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。但是原始ADRC其一般形式的控制參數(shù)達(dá)到12個(gè),不太利于在工程應(yīng)用中推廣。美國(guó)Cleveland State University的高志強(qiáng)教授將所有控制器和ESO都以線性形式實(shí)現(xiàn)(Linear ADRC, LADRC)，用線性形式實(shí)現(xiàn)后，不但可以把一定時(shí)間尺度以內(nèi)的不確定性和非線性估計(jì)出來，而且控制參數(shù)由原先的12個(gè)大幅度降為4個(gè)，便于在工程中應(yīng)用與推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的控制精度較差且能量消耗很大的問題，提出一種基于線性降階自抗擾控制技術(shù)的熱處理電阻爐實(shí)用控制方法，不但能夠提高電阻爐的溫度控制精度和降低耗電量，而且硬件的改進(jìn)使熱處理電阻爐控制更加智能化和便捷、可靠。
[0005]本發(fā)明提供的基于線性降階自抗擾控制技術(shù)的熱處理電阻爐實(shí)用控制方法，主要對(duì)熱處理電阻爐爐膛內(nèi)的溫度進(jìn)行控制，包括以下步驟:
第一步:建立熱處理電阻爐的控制模型:
熱處理電阻爐的數(shù)學(xué)模型為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于線性降階自抗擾控制技術(shù)的熱處理電阻爐實(shí)用控制方法，主要對(duì)熱處理電阻爐爐膛內(nèi)的溫度進(jìn)行控制，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:建立熱處理電阻爐的控制模型: 熱處理電阻爐的數(shù)學(xué)模型為:

【文檔編號(hào)】C21D11/00GK103643027SQ201310682872
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】應(yīng)小昆, 曲強(qiáng), 張志明, 張賀清, 劉濱, 徐新樂, 胡彬, 孫青林, 陳增強(qiáng), 張奇志, 田君, 梁琦, 高紅云, 王國(guó)文, 高軍, 劉麗敏, 蘇震, 曹虎, 劉洋, 王若夢(mèng) 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)新技術(shù)推廣研究所, 南開大學(xué), 內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司