模糊控制在烧结炉温控系统中的应用

　　0 引言

　　真空脱蜡烧结一体炉可一次性完成脱胶、烧结、冷却和收取成型剂的全套工艺流程。其在传统烧结炉结构的基础上增加了一个石墨内胆，并采用低压载气脱蜡工艺，经收蜡装置分离出粘结(成型)剂后，余气以多种方式排出。由于采用了上述工艺方式，成型剂在炉内不会接触冷的表面及在炉内积存，也不会污染保温层和发热体。真空烧结是硬质合金的主要生产工艺，该烧结工艺要求真空脱蜡烧结一体炉的炉温必须按照相应需烧结产品烧结过程中的升温曲线进行控制，跟踪误差和超调量都有严格的指标要求。由于真空炉的动态特性具有非线性、时变性等特点，如纯滞后时间随炉温大范围非线性变化，单炉烧结的产品重量不等导致热惯性差别很大等。因此真空炉的温度控制是个难题。

　　模糊理论是在模糊集合理论的数学基础上发展起来的。模糊集合理论是由Zadeh教授于1965年创立的。主要包括模糊集合理论、模糊逻辑、模糊推理等方面的内容。经典控制理论是建立在系统的精确数学模型基础之上，而模糊控制方法则无需知道被控对象精确的数学模型，对时变、滞后及多输入多输出等复杂系统都能进行有效控制。模糊控制具有内在的并行处理机制，对被控对象的特性变化不敏感，具有极强的鲁棒性。为保证控制精度及尽量避免系统的复杂性，模糊控制器一般采用二维结构，及以偏差e及ec作为控制器的输入。反模糊化方法主要有最大隶属度法、重心法(加权平均法)及取中位数法。

　　1 传统温控方式

　　1.1 由PLC、触摸屏构成的过程控制系统

　　这种工业过程控制系统由PLC执行现场控制，微机进行复杂的控制计算、提供图形化的过程控制界面来确保系统的全自动性和可重复性。电气设备操作人员只需关注设备监控系统界面并控制触摸屏即可对现场设备进行操作。此方案控制方法先进，温度控制品质能得到保障。缺点是技术改造受现场环境条件制约，且成本高，不易在中小型企业推广。目前该方法主要用在一些大型压力真空炉上，如德国PVATepla公司的COD真空加压烧结炉和AID真空工业股份公司的过压真空烧结炉。

　　1.2 由智能温控器组成单回路控制系统

　　(1)以日本岛电公司高精度FP21、FP23、FP93型PID程序调节器，千野KP1000系列程序调节仪，日本横河uP350/550，750温控仪等为代表，采用多组PID控制的方案，各组PID参数随SV(设定值)自动切换。

　　(2)以英国欧陆公司2400系列PID调节器和厦门宇电公司AJ-808P人工智能工业调节器等为代表，采用单组PID控制的方案，控制过程中当意识到发生了振荡和过冲时(误差值的偏差超出一定标准)，仪表会进行自适应运算，自动调整并修改PID参数或修改输出值来降低误差。