1、毕业设计/论文外 文 文 献 翻 译系 别 机电与自动化学院 专 业 班 级 电气 0703 姓 名 评 分 指 导 教 师 教授 华中科技大学武昌分校2011 年 1 月 20 日毕业设计/论文外文文献翻译要求：1外文文献翻译的内容应与毕业设计/ 论文课题相关。2外文文献翻译的字数：非英语专业学生应完成与毕业设计/论文课题内容相关的不少于 2000 汉字的外文文献翻译任务（其中，汉语言文学专业、艺术类专业不作要求），英语专业学生应完成不少于 2000 汉字的二外文献翻译任务。格式按华中科技大学武昌分校本科毕业设计/ 论文撰写规范的要求撰写。3外文文献翻译附于开题报告之后：第一部分为译文，第二
2、部分为外文文献原文，译文与原文均需单独编制页码（底端居中）并注明出处。本附件为封面，封面上不得出现页码。4外文文献翻译原文由指导教师指定，同一指导教师指导的学生不得选用相同的外文原文。02008 年国际计算机、电子工程会议基于智能 PID 调节的连续烧结炉温度控制系统（济南大学机械工程学院中国济南）摘要：为满足在多个炉床的连续烧结炉精确温度控制精度的要求，该系统是由电脑XMT624 和对温度场控制的固态继电器组成。根据烧结炉加热过程中的温度惯性、时滞的特点,采用智能 PID 算法来实现大范围温度调节,克服了传统 PID 控制的局限。通过在线实时设置智能指令单元, 该系统可以达到 2的温度控制精
3、度目标。关键词：1 引言连续烧结炉是一种常用的为金属粉末注射塑料件加热设备,它包含了脱脂和调试的过程。在粗糙的部分通过脱脂炉后,然后通过一个封闭的输送带进入水平连续烧结炉。脱脂炉和烧结炉由两台炉子门分隔。其主要部分被分为加热、烧结、冷却三部分。连续烧结炉的烧结质量取决于温度的均匀性和烧结过程的稳定性,连续烧结炉的温度控制系统是一个大时滞、非稳定、非线性复杂系统,烧结温度也受到外部因素的影响,如炉门开关、燃气流量。因此,使用传统的控制方法不能满足连续烧结炉温度控制要求1-2。在逻辑控制系统中,PID 控制是最成熟，应用最广泛的技术3-4。但该算法在烧结炉温度控制系统中具有一定的局限性，该烧结炉温
4、度控制系统具有大惯性、纯延迟, 非线性、时变特性,以及由此带来的折射出炉子过度控制和动态性能不稳定。例如,单向自然的加热归于烧结炉使用灯丝电阻、冷却依赖的是自然环境，如果温度很高，它是很困难迅速冷却。同时，建立精确的数学模型和方法,及确定该模型的参数是困难的,这也无法有效的控制温度。计算机电脑和智能控制理论的发展为复杂控制方法和动态不确定度系统控制提供了一种新方法。采用智能控制技术提升智能 PID 控制。2 控制系统框架多段连续烧结炉温度控制系统主要由 PC 和 XMT624 智能仪器组成，其执行机构是固态继电器。炉子被分为三段去控制温度，这意味着每段有三个温度点。连续烧结炉温度控制框架如图
5、1。1针对烧结炉的每个温度段和每个温度点仅仅采用智能 PID 控制。根据设定值和阅读测量值，XMT624 计算温度误差,然后智能 PID 控制器控制固态继电器error-off 时间来控制熔炉温度和设定值的稳定。3 控制算法智能 PID 控制算法5 - 6是基于常规 PID 控制的控制算法，这种算法对对象具有延迟,时变和非线性系统的特点和在不同环节有不同的算法。它有棒-棒快速控制，延迟控制，稳定性控制和抗干扰的能力。由于智能 PID 控制算法不依赖数学模型和对参数变化不敏感，所以这种算法更适合现场使用。3.1 PID 算法实现的数字在模拟系统,表示 PID 算法表达式是:()1()()()de
6、tUtKpettTi（1）离散方程(1)、数字形式的微分方程代替连续系统微分方程，则微积分能使用求和及增量形式表示：000()()()nnni ietdEtT（2）()(1)(1)detkkEtT（3）在递归原则下用 K 表示 PID 输出的表达式：()1)()1)()()21)(2UkpEkKiEkdEk（4）所以在方程（4）中， = /T 是积分系数， = /T 是微分系数。ipiTdpKdTPID 的微分方程可以表示为：()()1)()()21)(2)kKpEkKiEkdEk2()1)()UkUk（5） 在方程（5）中， 是控制量， 是偏差， 是比例系数， 是积分,rdqrsdisqi系
7、数， 是微分控制系数。rw一旦系统产生错误，PID 控制器立即工作以使目标减少错误，控制功能的强大和微弱取决于比例系数 ,它的限制是对于有自我平衡能力的控制对象存在静sw态错误。增长 的值可以减少静态错误，但是过大的 值会导致系统动态性能1 变差。积分记忆误差帮助系统减少静态错误，但是积分环节的限制是使控制系统有一个滞后的特性。如果积分环节太强大，它将使控制对象的动态性能变得很差，导致闭环系统不稳定。微分误差能获得误差变化趋势，增长微分控制因素可以加快系统响应，但是它对干扰敏感和降低系统抗干扰的能力。eT图 1 连续烧结炉温度控制系统的框图3.2 智能 PID 控制环节由于仅当系统模型参数不变
8、性时，PID 算法可以得到预想效果，当一个好的PID 控制器应用在模型参数随时间变化的系统时，它的能力会变得不同，这个不同在于参数要好好调整，甚至不稳定。所以智能 PID 控制器参数能仅仅根据现实情况通过许多次计算获得。一个系统考虑到最大偏差 ,最小偏差 ,如此系pnmL统 PID 控制规则如下：3规则 1：IF THENEkmax= (k);()Ukmax规则 1 能确保：测量值小于温度设定值时， 迅速下降。()Uk规则 2：IF THENEkmin= ;()k)为减少频繁的运动和不影响温度控制的精确性，规则 2 为温度偏差设置了一个死区。规则 3：IF THENminEkmaxE= + -
9、 + ;()Uk1)pK()1)kiK()Ek规则 3 不使用微分控制，根据现场控制情况去调整 和 。rLi4 设置在线 PID 参数XMT624 通信接口是以光电耦合输出隔离为主，以异步 RS485 为次，一般PC 机仅有 RS232 接口，RS232 和 RS485 接口电气特性是不兼容的，所以要使用RS232/RS485 转换器 ZW485C 以使 RS232 信号变为 RS485 信号。该系统工作在半双工模式下，基于当前状态的 PC 机发送命令去读取 XMT624 检测到的信号和为设定参数发送一个命令给 XMT624。在响应后， XMT624 立即接受命令并在仪表板显示当前工作状态。温
10、度控制器件与 PC 机的通讯是：通讯速度 9600bps;停止位：1；数据位：8；校验位：无。XMT624 定义输入，输出，状态参数和指定地址。主要参数如表 1：表 1 主要参数PID 控制器的三个基本参数能通过 PC 端口在通讯地址中被直接读取和写，所以它的控制很方便。当读和写参数时，首先，我们应知道参数的代码。读参4数的代码是 03H，写参数的代码是 10H。例如，读测定值 PV，被主机传送的数据格式显示在表 2：表 2 传送数据的主要格式在数据格式中的第一个地址是 XMT624 的地址。第二个地址是 PV 的 EMS的存储地址。如果它读取比例因子 P,那么它改变第二个地址为内存地址 10
11、04H就可以了。读和写参数的数据格式是相似的。它需要将功能代码改变为写参数的功能代码 10H.PID 三个基本参数是相互联系和相互约束的，由物理环境因素所限制。所以它应该在物质情况和控制要求中进行折衷的选择。在实际运用中一些实例可按照如下调整：（1） 温度非常快的达到目标温度，但温度的超调是巨大时：考虑减少比例系 数或增加微分系数时间。（2） 温度常常达不到目标和所需时间非常长时：考虑增加比例系数或积分时间。（3） 它可以在基本控制目标内波动，但是偏差是很大的，通常是无规律时：考虑增加微分系数或减少积分时间，工作周期可能被设置的更短。（4） 它被周围环境和气候变化剧烈影响。很小的变化将引起在温
12、度波动的一些变化时：考虑增加微分系数或缩短周期。5 总结随着智能控制原理的发展，PID 控制技术已越来越成熟，智能 PID 算法是非线性的，这种非线性能被用来克服传统 PID 的限制。规则 1 和 2 能使系统快而稳定，规则 3 能使 PID 有适应参数变化的能力。它实现了通过编程在线设定PID 参数和提高系统控制的精度。伴随着智能 PID 控制， P，I，D 的设置能直接影响 PID 控制的结果，如此这些参数与控制系统本身有了紧密的联系。所以给定一个能适应任何系统的固定值是非常困难的。因此，根据实际情况，智能PID 算法的使用必须在现场调试和找到一组适应系统本身的控制参数。6 感谢5这篇文章
13、得到山东省青年科学家鼓励基金（项目号：No.2005BS05007），山东自然科学基金（项目号：No.Y2006F0），山东省重点学科（实验）研究基金的支持。7 参考文献【1】 Mercedes Ramirez, Rodolfo Haber, Victor Penab, and Ivan Rodriguez, “多个烧结炉的模糊控制”，工业控制计算机，第 54 期，第 105-113 页，2003【2】 Perttu Laurinen, Juha Roning，“自适应网络模型来预测在加热炉中钢板的粗磨温度”，材料加工工艺期刊，第 168 期，第 423-430 页，2005【3】 Elena
14、 Grassi, Kostas Tsakalis，“通过频率环路整形的调谐 PID 控制器：应用到扩散炉温度控制”，电气与电子工程师协会技术学报，第 8 卷，第 5 辑，第 42847页，2000 【4】 涂乃伟, 华福, 严欣，“自调整参数模糊 PID 控制器在温度控制系统中的应用”，控制与自动化学，第 20 卷，第 6 辑，第 8-20 页，中国，2004【5】 蔡建峰，“智能仪表在加热炉控制系统中的应用”，工业加热设备协会，第 5期，第 31-34 页，中国，2001【6】 王海舟，“YS-170 智能控制器在温度控制中的应用”，江西电力职工大学学报，第 16 卷，第 3 辑，第 19-
15、24 页，2003 02008 International Conference on Computer and Electrical EngineeringContinuously Sintering Furnace Temperature Control System Based onIntelligent PID AdjustmentShukun Cao, Lei Shi, Xiangbo Ze, Heng ZhangSchool of Mechanical Engineering,University of Jinan, Jinan, P. R. C; ; me_; AbstractT
16、o meet the demands of temperature control accuracy in continuously sintering furnace with multiple hearths, this system was constituted with PC, XMT624 and solid state relay for temperature field control. According to the characteristics of heating process, temperature inertia, lag of sintering furn
17、ace, adopted intelligent PID algorithm to achieve the large-scale temperature adjustments, it overcomes the limitation of traditional PID control. Through online setting intelligent instrument unit realtimely, the system achieves the target of temperature control accuracy in 2 per thousand centigrad
18、e. 1. IntroductionContinuous sintering furnace is a commonly used heating equipment for metal powder injection molding parts, it combines degrease and sintering processes. After rough parts track the degrease furnace, and then taken into horizontal continuous sintering furnace through an enclosed co
19、nveyor belt. The degrease furnace and sintering furnace are separated by two furnace doors. The main part of which is divided into heating, sintering and cooling. The sintering quality of continuous sintering furnace depends on the uniformity of temperature and the stability of sintering process, an
20、d the temperature control system of continuous sintering furnace is abig lag, great inertia, time-dependent, nonlinear complex system, the sintering temperature is also affected by external factors, such as furnace door switches, gas flows. Therefore, using the traditional control is unable to meet
21、continuous sintering furnace temperature control demands 1-2. In analog control system, PID control is the most mature technology, and the most extensive application 3-4. But the algorithm has some limitation in sintering furnace temperature control system that has the characteristic of great inerti
22、a, pure delay, nonlinear, time-varying, and reflected in the furnace is excessive control and dynamic performance instability. For example, the one-way nature of heating up due to sintering furnace using filament resistance, cooling is relying on the natural environment, and if the temperature is hi
23、gh, it is 1difficult to cool down.It is difficult to establish precise mathematical method and determine the model parameters, and unable to control the temperature effectively. Computers and the development of intelligent control theory provide a new approach for the complex control and dynamic unc
24、ertainty systems. Using intelligent control technology promotes intelligent PID control.2. Control system frameThe temperature control system of multi-segment continuous sintering furnace is mainly consisted of PC and XMT624 intelligent instrument, the executing agency is solid-state relay. The furn
25、ace is divided into three segments to control temperature, which means that each segment of the furnace has three temperature points. The frame of temperature control of the continuous sintering furnace is shown as figure 1.In allusion to every temperature section and every temperature point of the
26、sintering furnace, adopt intelligent PID control solely. XMT624 according to the setting value and the reading measurement value calculates temperature deviations, and then intelligent PID controller controls solid state relay error-off time to control furnace temperature and stability in the setting value.3. Control algorithmIntelligent PID control algorithm 5-6 is the control algorithm base on
