文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
大型高真空退火炉温度控制系统研究
姓名:郭军献
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:李晓斌
20050601
摘要近年来,随着对设备金属零件性能和精度要求的提高,真空退火已成为金属热处理技术研究和发展的主要方向,在真空退火过程中,退火温度的精确稳定控制,直接影响着退火工件的质量和成品率。而在真空退火的生产过程中,退火工件温度的精确控制是一个典型的非线性、大时滞、强祸合的复杂控制问题。为了实现工件温度的精确控制,本文通过对真空退火炉传热特性的研究,采用遗传算法对待辨识模型参数进行优化和对神经网络进行优化的方法,建立了真空退火炉的两种控制模型,并分别对两种控制模型进行了分析与比较,并在所建模型的基础上,结合刂破鞲参数物理意义明确的优点,自适应免疫遗传算法强大的全局寻优能力的特点,采用了自适应免疫遗传算法优化变参数刂撇呗灾蠵控制的待定参数,实现了对真空退火炉工件退火温度的精确控制。控制器的硬件采用/狟公司的嗫叵低橙砑赗公司的平台上进行开发,控制算法在上位研华工业控制计算机中采用镅允迪帧>导诵斜砻髡隹刂葡低尘哂辛己玫目煽啃浴自适应性和鲁棒性,可以很好的满足真空退火炉的生产工艺要求。关键词:真空退火炉遗传算法神经网络自适应免疫遗传算法变参数ぜ露瓤刂摘要兰州理工七学碗士学位论文
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第一章绪论课题的来源与意义本文所讨论的大型高真空退火炉,是中国航天科技集团谏过程中,对工件进行真空退火处理的重要设备,原有设备的温度控制系统技术较为落后,且经过长时间的运行已经趋于老化,从而导致产品的合格率不高、功耗较大。为了提高产品的合格率,减小功耗,由兰州理工大学自动化研究所,对其温度控制系统进行技术改造,以达到提高生产自动化程度、提高生产效率、产品合格率、及降低能耗的目的。本文针对该课题中的温度控制系统进行探讨和研究。真空热处理技术具有无氧化、无脱碳、脱气、脱脂、表面质量好、变自动化程度高等一系列优点。因此,四十余年来始终是国际金属热处理技术发展的热点,在我国近几十年来也得到了迅速发展。根据美国会属学会热处理学会、美国金属处理研究院、美国能源部工业技术厅对美国热处理工业年发展远景的预测【,未来的热处理工业要有一流的质量,生产率提高到%,工作环境好,清洁无污染,生产中果使工艺时间减少%,成本降低%。所有这些设想,为真空热处理技术的发展提供了广阔的舞台和机遇,问时促进了现有的各种先进控制策略我国真空热处理技术的发展趋势和国际热处理工业的发展趋势同步,我国热处理行业九五规划和年设想提出窈笪夜枰V圃齑罅康真空热处理设备投入生产运行。有人估计,如果年基本上完成以少氧化、无氧化热处理技术为中心的技术改造,则至少需要~台先进设备,我国真空热处理技术的发展应当满足工业发展和技术进步的需这就要求各相关行业对此进行深入的研究,在此,我们结合实际的热处理设备的特性,将现有的先进控制策略应用于真空热处理设备的控制系统中去,设计出适合于真空热处理工艺的性能优异的控制系统。同时,本课题的实施,不仅是对控制理论应用的一种拓展,而且对于实现象真空退火设备这样复杂的工业过程的综合自动化控制也有着十分重要的意义。另一方面,工业生产过程的最终目标可能不是直接由过程的物理量表现的,如退火工件的产品质量并不是直接的过程物理量,而是经过许多过程控制环节行描述和控制,而是多个控制综合的结果,而且其最终目标与过程中的物形微小、热处理零件综合力学性能优异、使用寿命长、无污染、无公害、采用标准的闭环控制系统,智能系统控制决定产品的性能,综合技术的结在真空热处理设备控制系统中的应用。求,结合我国国情,应当集中力量发展急需适用的先进真空热处理技术,之后得到的结果。这类控制问题已经不能用简单的多变量控制系统理论进兰州理工人学硕宦畚第一章绪论
退火炉温度控制系统的发展现状理量不存在直接的定量数值关系。使得传统的控制理论不能很好的解决该过程中的实现问题。针对此生产过程的工艺要求和最终优化控制目标的要求,把智能控制系统的目标与此过程的最佳生产目标相结合,研究可以实现复杂非线性过程或对象的最终优化目标的智能控制理论和方法,尤其是综上可知,对于真空热处理炉先进控制技术的应用研究具有十分重要的现实意义,同时,真空退火是真空热处理的一种,广泛应用于各种行业。为此,兰州理工大学电信学院自动化研究所,以中国航天科技集团的高真空退火炉为研究对象,对真空退火炉的真空机组抽气和测量控制、炉体加热的控制、温度的测量和控制等几个方面进行了深入地研究,其主要包括:退火工艺过程和参数的研究及工程实现、退火过程生产综合自动新型热处理方法,特别是近些年来,退火炉越来越受到人们的重视。国际上从上世纪年代开始就开始了退