真空燒結爐溫度模糊控制系統(tǒng)仿真

　　針對粉末冶金真空燒結爐時變性、大滯后、非線性的特點，采用PID 控制效果不理想，選用了模糊控制算法。建立了PID 控制和模糊控制仿真模型，進行了對比，結果表明，采用模糊控制后，系統(tǒng)響應速度很快，達到穩(wěn)態(tài)時間僅為3.2 s，不存在超調量，穩(wěn)態(tài)誤差為1.2℃，穩(wěn)態(tài)精度很高；系統(tǒng)仿真輸出與給定輸入波形較接近，系統(tǒng)調節(jié)時間短，很快進入穩(wěn)定狀態(tài)，且振蕩很微小。模糊控制優(yōu)于傳統(tǒng)PID 控制，能夠滿足粉末冶金真空燒結爐溫度的控制要求。

　　粉末冶金真空燒結爐是一個時變性、大滯后、非線性加熱系統(tǒng)，由于其本身物理、化學機理的復雜性，影響因素眾多，難以獲得精確數(shù)學模型。當參數(shù)變化較大、控制精度要求較高時，一般PID 控
制效果很難令人滿意。模糊控制不需要系統(tǒng)給出精確的數(shù)學模型，根據人的實際經驗制定控制規(guī)則，做出控制決策表，系統(tǒng)根據決策表進行控制，特別適合燒結爐這類復雜的工業(yè)生產對象。燒結過程中影響制品質量的主要因素是燒結溫度和燒結時間，特別對溫度的要求十分苛刻，最大溫差一般不允許超過給定值的±3℃~5℃，因此必須加以嚴格控制^[1~3]。本文對燒結帶（如圖1 中的4 所示）中的溫度采用了模糊控制并進行了仿真^[4]。

　　連續(xù)式真空燒結爐由燒除- 預熱帶、燒結帶、緩冷帶和最終冷卻帶組成^[5]，如圖1 所示。

1.自動裝料臺；2.燒除帶；3.轉換室；4.燒結帶；5.真空緩冷帶；6.強迫對流冷卻帶；7.自動卸料臺

圖1 連續(xù)式真空燒結爐

1、模糊控制器的建立

　　首先，假設誤差論域為[- 60,+60], 選定輸入語言變量誤差E 的模糊論域N 為:N= {-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，則量化因子Ke=6/60=0.1，選定量化的七個語言值為NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB。根據經驗對這七個語言值賦值。

　　同理，假設誤差變化率Kec 的論域為[-30,+30]，選定輸入語言變量誤差EC 的模糊論域N 為:N= {-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，則量化因子Kec=6/30=0.2，選定量化的七個語言值為NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB。根據經驗對這七個語言值賦值。對于輸出U 取和上面相同的值，則獲得表1輸入和輸出的變量賦值表。

表1 輸入和輸出的變量賦值表

3、結論

　　采用模糊控制后，系統(tǒng)響應速度依然很快并且不存在超調量而且穩(wěn)態(tài)精度也很高，系統(tǒng)仿真輸出與給定輸入波形較為接近，系統(tǒng)調節(jié)時間短，很快便可進入穩(wěn)定狀態(tài)，且振蕩很微小。因此，模糊控制優(yōu)于傳統(tǒng)PID 控制，能夠滿足粉末冶金真空燒結爐溫度的控制要求。

參考文獻

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