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硅碳棒溫度控制方案設(shè)計(jì)

2023-01-31 16:32:41     點(diǎn)擊:

       在整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中,硅碳棒溫度控制的目標(biāo)是升溫響應(yīng)快速,無超調(diào),實(shí)現(xiàn)無靜差控制。硅鉑爐加熱是一種典型的大滯后大慣性非線性系統(tǒng)。傳統(tǒng)的單環(huán)硅碳棒溫度控制器,電流由于是間接控制量,很容易過熱或過小。電流不穩(wěn)定不僅降低了升溫速度,加熱時(shí)間長達(dá)四五個(gè)小時(shí),而且有時(shí)甚至?xí)构杼及魯嗔选R延械奈墨I(xiàn)在算法研究和仿真分析上也僅限于恒溫階段,沒有對(duì)升溫階段加熱電流進(jìn)行一定的分析和控制設(shè)計(jì)。這對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制性能極為不利。

       為了解決上述問題,本文提出了一種硅碳棒溫度+電流雙閉環(huán)模糊控制結(jié)構(gòu),控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。硅碳棒溫度控制器根據(jù)硅碳棒溫度偏差信號(hào)產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)裝置的控制電壓。內(nèi)環(huán)控制器的輸人是外環(huán)的輸出,內(nèi)環(huán)輸出為U,它限制了雙向晶閘管調(diào)壓器的輸出電壓的最大值,外環(huán)輸出限幅值U;m決定了外環(huán)中最大的允許電流。

       先確定內(nèi)環(huán)控制對(duì)象模型的參數(shù)。本文通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出,從控制的第二個(gè)階段開始也就是加熱爐硅碳棒溫度為400攝氏度時(shí),硅碳棒的電阻和硅碳棒溫度的關(guān)系可用式(2)來近似表示:R=0.0219T+19.6368以爐溫為1300℃的模型為研究對(duì)象。根據(jù)式(2)可求得系統(tǒng)硅碳棒在1300攝氏度時(shí)參考電阻值為0.283052。晶閘管整流器的動(dòng)態(tài)傳遞函數(shù)為:其中Ks為晶閘管整流器的電壓放大系數(shù),根據(jù)實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)得出Ks為15s,為晶閘管觸發(fā)裝置的失控時(shí)間。該系統(tǒng)中電流環(huán)的時(shí)間常數(shù)Ts為lOms。電流反饋系數(shù)(3=5/ 170 = 0.0294V/A ,其中SV為硅碳棒溫度控制器的輸出限幅電壓,170A為系統(tǒng)許可的最大加熱電流。將電流控制器設(shè)計(jì)成為I型調(diào)節(jié)器。通過仿真分析電流調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為Gcz =拳時(shí)腔制效果比較理想。www.zsrider.com

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