智能温度调节仪在高温真空烧结炉中的应用
高温真空烧结炉中智能型调节仪采用具有运算能力的微处理机为核心,能实现各种控制算法,因此具有一 定的判断能力。高温真空烧结炉中智能型调节仪正逐步取代传统的模拟式显示调节仪器。
1.智能调节仪功能特点
① 智能调节仪具有自我校准、自动修正测量误差、快速多次重复测量(>1000次/S)、 自检等功能,因此极大地提高了显示的准确性、可靠性。
② 具有数据处理功能。智能仪表对测量数据进行整理和加工处理,能实现各种复杂运 算,例如,查找排序、数字滤波、表度变换、统计分析、函数逼近和频谱分析等。这些是传 统仪表无法实现的。
③ 实现了复杂的控制规律。智能调节仪不但能实现PID运算,还能实现更复杂的控制 规律,例如串级、前馈、解耦自适应、模糊控制、专家控制、神经网络控制、混沌控制等。 这是模拟调节器根本不可能实现的。
④ 高温真空烧结炉中智能型调节仪能实现多点测控功能。对多个通道、多个参数进行快速、实时测量和控制。如图11- 4所示的SDC40B具有12个点。
⑤ 多种输出形式。可以实现数字显示、指针显示、棒图、符号、图形、曲线、打印、 语音、声光报警等输出方式,还可以输出模拟信号实现控制。
⑥ 数据通信按照串行通信接口总线(RS232C标准通信接口、RS485标准接口),并行 通信接口(IEEE-488)、光纤通信接口,与其他仪表、计算机、数字仪表等实现互联。进而 可以形成复杂的,但功能分散的集散式控制系统。
⑦ 掉电保护。高温真空烧结炉中智能型调节仪表内装有后备电池和电源自动切换电路,EPROM存储重要数据,可 实现掉电保护。
1. 智能调节器组成
基本上由信号输人及处理部、控制算法处理部和输出处理部三大部分组成,此外还有指 示设定部、通信部等。为SDC40B智能调节器构成图。
(2) 积分调节器积分调节器的输出信号是其输入信号的积分。只要偏差信号(实际测 量值与设定值之差)不改变方向,它产生的控制作用就不断加强'并使被控制量的偏差减 小积分作用有利于消除系统的稳定误差,但是如果积分时间(丁1)过小(即积分速度过 大;会使系统输出量的超调很大,过渡过程时间加长,稳定性变差。
(3) 微分调节器微分调节器的输出信号与它的输入信号的变化率成正比。微分调节冇 预测作用,即可根据输入信号变化状态进行控制。增大微分时间(丁 D),能加快控制过程, 减少动态偏差和稳态偏差;但微分时间(Td)过大,系统对干扰特别敏感,以致影响正常 工作。
三、数字P1D控制算法
在模拟仪表中PID调节器是模拟调节器,由相应电路组成;在计算机控制系统中为数 字调节器。
模拟PID调节器的理想算式为:
叫,)=Kp [%)+ 扌 jfDdz + Td 籍^
式中Kp——比例增益;
Ti—-积分时间;
Td——微分时间。
计算机控制系统中,把连续PID算法转换为数字差分方程:
K K
u (K) = Kpe(z)+号、[e(z' — l)+e(/)] + KD[e(K) — e(K — l)]
1 = 1
式中Ki——积分系数,K】=KpT/T】;
Kd——微分系数,Kd = KpTd/T;
T——釆样周期。