計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在熱處理溫控中的應(yīng)用

蔣學(xué)志

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)也在不斷成熟，本文將對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在熱處理溫控中所體現(xiàn)的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，并介紹各類計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在熱處理溫控中的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 熱處理溫控 應(yīng)用

0引言

在機(jī)械制造業(yè)中熱處理技術(shù)是重要的工藝之一，在機(jī)械制造中具有重要的位置，不斷得到世界范圍內(nèi)的廣泛認(rèn)可與重視。在實(shí)際機(jī)械制造過(guò)程中，熱處理工藝的重要內(nèi)容就是對(duì)溫度的控制與測(cè)量，由于溫度測(cè)量需要很高的精準(zhǔn)度，所以與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，能夠?qū)崽幚砉に囍械臏囟瓤刂频母訙?zhǔn)確、高效，進(jìn)而使得熱處理工藝在實(shí)際操作中的管理方法以及控制方式都發(fā)生了變化。

1計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)即利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)替換傳統(tǒng)的操作技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)完成編程控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)，進(jìn)一步完成生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)動(dòng)向工藝的操控。利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)于常規(guī)的、傳統(tǒng)的操作技術(shù)是一場(chǎng)全新的變革。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)具有如下的特點(diǎn)：精度高、使用靈活方便、分時(shí)處理能力強(qiáng)、貯存和邏輯判斷能力強(qiáng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)能更準(zhǔn)確、及時(shí)的收集數(shù)據(jù)，還可以利用已設(shè)置的控制規(guī)則對(duì)系統(tǒng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整與控制，能夠及時(shí)反饋執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)的控制信號(hào)，更準(zhǔn)確的完成控制需求。

2熱處理溫控的特點(diǎn)

熱處理的定義是將需要的金屬材料集中在某種介質(zhì)內(nèi)，對(duì)金屬進(jìn)行加熱、保溫以及冷卻等步驟，利用改變材料內(nèi)部或表面的金相組織機(jī)構(gòu)，進(jìn)而耿愛(ài)紅的控制金屬性能的加工工藝。熱處理與其他加工工藝具有較大的差異，熱處理不改變工件自身的形狀及其化學(xué)成分，而是利用熱處理改變其內(nèi)部顯微組織，或者該改變其表面化學(xué)組成，進(jìn)而改善或賦予工件某些使用性能。想要更好的保存金屬產(chǎn)品所展示的物理、化學(xué)、力學(xué)等性能，不僅需要選擇合理的材料以及成型工藝，還需要進(jìn)行熱處理。熱處理工藝包含：淬火、回火、退火、正火以及化學(xué)熱處理、真空熱處理、感應(yīng)熱處理、激光熱處理等相關(guān)工藝。各項(xiàng)處理工藝都離不開(kāi)對(duì)溫度的處理，溫度也是熱處理工藝中重要的參數(shù)，選擇與控制熱處理的溫度是實(shí)現(xiàn)熱處理技術(shù)、確保熱處理工藝質(zhì)量的重要保證。由于熱處理工藝所使用的爐體自身具有慣性系統(tǒng)，無(wú)法及時(shí)調(diào)節(jié)爐體的溫度，而環(huán)境溫度、電網(wǎng)電壓、被加熱的材料等都會(huì)影響爐體溫度，進(jìn)而造成熱處理技術(shù)的困難。熱處理技術(shù)需要具有恒溫、準(zhǔn)確、迅速的調(diào)溫才能更好的發(fā)揮其重要作用。

3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在熱處理溫控中的應(yīng)用

3.1模糊控制和模糊PID控制技術(shù)

模糊控制是利用模糊數(shù)學(xué)中所具備的理論與基本思想相結(jié)合產(chǎn)生的控制方法，可以利用語(yǔ)言性控制規(guī)律，而無(wú)需建立起被控制對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型。所以模糊控制的操作策略和控制機(jī)理都較為簡(jiǎn)單，應(yīng)用也十分便利。已經(jīng)經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，模糊控制對(duì)熱處理溫控具有重要的作用。由于模糊控制具有魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)，不易受到參數(shù)變化及其他干擾，所以適用于時(shí)變、非線性、純滯后性的系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行控制。模糊控制還可以建立語(yǔ)言控制的規(guī)則，所以更容易獲取數(shù)學(xué)模型中具有動(dòng)態(tài)特性的數(shù)據(jù)或變化。經(jīng)過(guò)多重實(shí)踐，為了有效提升對(duì)于電阻爐的溫度控制，形成了基于DSP電阻爐熱處理溫度模糊控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐的模糊算法，能夠形成穩(wěn)定的運(yùn)行方式，推動(dòng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，更好的進(jìn)行熱處理溫控控制。例如：利用單片機(jī)（型號(hào)AT89C51），對(duì)系統(tǒng)的核心部件進(jìn)行熱處理控制，形成了全新的控制系統(tǒng)方法，為電阻爐熱處理系統(tǒng)增加了新穎的控制技術(shù)。由于不同模糊控制的性能指標(biāo)與出發(fā)點(diǎn)不同，會(huì)產(chǎn)生較大的差異，無(wú)法達(dá)到更高的控制精度。模糊PID控制技術(shù)隨之產(chǎn)生。PID控制技術(shù)指將控制系統(tǒng)中的控制參數(shù)和設(shè)定值存在的偏差比例（Proportin）進(jìn)行有效控制，還要進(jìn)行積分（Integrate）控制及微分（Differentia）控制的簡(jiǎn)稱。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，不斷開(kāi)發(fā)出更多、更準(zhǔn)確的模糊PID控制技術(shù)。利用模糊PID控制技術(shù)，能夠?qū)t溫實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而提升熱處理溫控的動(dòng)態(tài)響應(yīng)力、穩(wěn)定性、增強(qiáng)溫度控制效果。

3.2自適應(yīng)模糊PID控制技術(shù)

自適應(yīng)模糊PID控制技術(shù)，又名自整定模糊PID控制技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)的PID算法的完善，利用系統(tǒng)誤差與誤差變化率的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而使用已定規(guī)則完成模糊推理，利用查詢模糊矩陣表計(jì)算出參數(shù)，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的控制方法。自適應(yīng)模糊PID控制技術(shù)具有多樣的控制形式，不過(guò)其工作原理具有一致性。利用模糊算法和PID控制技術(shù)共同作用于自適應(yīng)PID控制技術(shù)，再利用計(jì)算機(jī)將人對(duì)于系統(tǒng)的調(diào)整經(jīng)驗(yàn)固定化、模型化、形式化，將其設(shè)置成查詢表，再利用系統(tǒng)中誤差與誤差變化率，完成模糊推理與決策，最終完成PID參數(shù)的自整定，有效提升控制的精確度。

熱處理的電阻爐的溫度控制難度比較大，具有非線性、滯后性、難以得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)模型的特征。針對(duì)這一難題，利用自適應(yīng)模糊PID控制技術(shù)對(duì)電阻爐進(jìn)行條紋，能夠有效減少溫度的調(diào)節(jié)時(shí)間和周期，提升溫度控制的準(zhǔn)確度。利用自適應(yīng)模糊PID控制設(shè)備，能有效控制電爐的體積、保溫效果以及熱功率，將溫差控制在可控的范圍內(nèi)。

3.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制技術(shù)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而產(chǎn)生的一種控制方法，能夠調(diào)整輸出層神經(jīng)元的狀態(tài)，進(jìn)而完成對(duì)控制器參數(shù)的更改，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自主學(xué)習(xí)，以及加權(quán)系數(shù)的調(diào)整，可以使用更加靈活的方式控制數(shù)據(jù)。例如船用錨鏈的生產(chǎn)線上，常使用立式連續(xù)的錨鏈調(diào)制爐對(duì)鏈條進(jìn)行熱處理。不過(guò)調(diào)制爐的爐體溫控系統(tǒng)具有滯后、非線性、時(shí)變等復(fù)雜的變化過(guò)程，因此很難建立相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制技術(shù)，能夠更準(zhǔn)確的調(diào)整模糊控制、控制參數(shù)的自適應(yīng)性、控制策略等新功能，幫助爐體更好的控制溫度，完成DCS系統(tǒng)的智能化操作，最終實(shí)現(xiàn)爐體的全自動(dòng)控溫及精準(zhǔn)控溫。從而有效提升產(chǎn)品的質(zhì)量及產(chǎn)量，增強(qiáng)了設(shè)備的生產(chǎn)力，減少能源的消耗，有效控制人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)熱處理溫控具有重要的指導(dǎo)與控制作用，能夠及時(shí)對(duì)熱處理中的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少傳統(tǒng)熱處理技術(shù)中的難題，提高工作效率。

參考文獻(xiàn)

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