計算機控制技術在熱處理溫控中的應用

蔣學志

摘 要 隨著科學技術的發展，計算機技術也在不斷成熟，本文將對計算機控制技術在熱處理溫控中所體現的特點進行簡要的分析，并介紹各類計算機控制技術在熱處理溫控中的實際應用。

關鍵詞 計算機 控制技術 熱處理溫控 應用

0引言

在機械制造業中熱處理技術是重要的工藝之一，在機械制造中具有重要的位置，不斷得到世界范圍內的廣泛認可與重視。在實際機械制造過程中，熱處理工藝的重要內容就是對溫度的控制與測量，由于溫度測量需要很高的精準度，所以與計算機技術結合，能夠將熱處理工藝中的溫度控制的更加準確、高效，進而使得熱處理工藝在實際操作中的管理方法以及控制方式都發生了變化。

1計算機控制技術及特點

計算機控制技術即利用計算機數據替換傳統的操作技術，利用計算機完成編程控制、計算機網絡技術、單片機技術，進一步完成生產過程中對動向工藝的操控。利用計算機控制技術對于常規的、傳統的操作技術是一場全新的變革。計算機控制技術具有如下的特點：精度高、使用靈活方便、分時處理能力強、貯存和邏輯判斷能力強。計算機技術能更準確、及時的收集數據，還可以利用已設置的控制規則對系統中的各項數據進行調整與控制，能夠及時反饋執行過程中出現的控制信號，更準確的完成控制需求。

2熱處理溫控的特點

熱處理的定義是將需要的金屬材料集中在某種介質內，對金屬進行加熱、保溫以及冷卻等步驟，利用改變材料內部或表面的金相組織機構，進而耿愛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成分，而是利用熱處理改變其內部顯微組織，或者該改變其表面化學組成，進而改善或賦予工件某些使用性能。想要更好的保存金屬產品所展示的物理、化學、力學等性能，不僅需要選擇合理的材料以及成型工藝，還需要進行熱處理。熱處理工藝包含：淬火、回火、退火、正火以及化學熱處理、真空熱處理、感應熱處理、激光熱處理等相關工藝。各項處理工藝都離不開對溫度的處理，溫度也是熱處理工藝中重要的參數，選擇與控制熱處理的溫度是實現熱處理技術、確保熱處理工藝質量的重要保證。由于熱處理工藝所使用的爐體自身具有慣性系統，無法及時調節爐體的溫度，而環境溫度、電網電壓、被加熱的材料等都會影響爐體溫度，進而造成熱處理技術的困難。熱處理技術需要具有恒溫、準確、迅速的調溫才能更好的發揮其重要作用。

3計算機控制技術在熱處理溫控中的應用

3.1模糊控制和模糊PID控制技術

模糊控制是利用模糊數學中所具備的理論與基本思想相結合產生的控制方法，可以利用語言性控制規律，而無需建立起被控制對象精確的數學模型。所以模糊控制的操作策略和控制機理都較為簡單，應用也十分便利。已經經過實踐證明，模糊控制對熱處理溫控具有重要的作用。由于模糊控制具有魯棒性強的特點，不易受到參數變化及其他干擾，所以適用于時變、非線性、純滯后性的系統當中進行控制。模糊控制還可以建立語言控制的規則，所以更容易獲取數學模型中具有動態特性的數據或變化。經過多重實踐，為了有效提升對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，經過實踐的模糊算法，能夠形成穩定的運行方式，推動動態響應速度，更好的進行熱處理溫控控制。例如：利用單片機（型號AT89C51），對系統的核心部件進行熱處理控制，形成了全新的控制系統方法，為電阻爐熱處理系統增加了新穎的控制技術。由于不同模糊控制的性能指標與出發點不同，會產生較大的差異，無法達到更高的控制精度。模糊PID控制技術隨之產生。PID控制技術指將控制系統中的控制參數和設定值存在的偏差比例（Proportin）進行有效控制，還要進行積分（Integrate）控制及微分（Differentia）控制的簡稱。隨著科學技術的不斷進步，不斷開發出更多、更準確的模糊PID控制技術。利用模糊PID控制技術，能夠對爐溫實時監控，進而提升熱處理溫控的動態響應力、穩定性、增強溫度控制效果。

3.2自適應模糊PID控制技術

自適應模糊PID控制技術，又名自整定模糊PID控制技術，是對傳統的PID算法的完善，利用系統誤差與誤差變化率的關系進行計算，進而使用已定規則完成模糊推理，利用查詢模糊矩陣表計算出參數，并對參數進行調整的控制方法。自適應模糊PID控制技術具有多樣的控制形式，不過其工作原理具有一致性。利用模糊算法和PID控制技術共同作用于自適應PID控制技術，再利用計算機將人對于系統的調整經驗固定化、模型化、形式化，將其設置成查詢表，再利用系統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、難以得到準確數據模型的特征。針對這一難題，利用自適應模糊PID控制技術對電阻爐進行條紋，能夠有效減少溫度的調節時間和周期，提升溫度控制的準確度。利用自適應模糊PID控制設備，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。

3.3神經網絡智能控制技術

神經網絡智能控制技術是隨著科學技術的進步而產生的一種控制方法，能夠調整輸出層神經元的狀態，進而完成對控制器參數的更改，利用神經網絡的自主學習，以及加權系數的調整，可以使用更加靈活的方式控制數據。例如船用錨鏈的生產線上，常使用立式連續的錨鏈調制爐對鏈條進行熱處理。不過調制爐的爐體溫控系統具有滯后、非線性、時變等復雜的變化過程，因此很難建立相對準確的數學模型。利用神經網絡智能控制技術，能夠更準確的調整模糊控制、控制參數的自適應性、控制策略等新功能，幫助爐體更好的控制溫度，完成DCS系統的智能化操作，最終實現爐體的全自動控溫及精準控溫。從而有效提升產品的質量及產量，增強了設備的生產力，減少能源的消耗，有效控制人工的勞動強度，進一步獲得更多的經濟效益與社會效益。

4結束語

綜上所述，利用計算機控制技術對熱處理溫控具有重要的指導與控制作用，能夠及時對熱處理中的溫度進行調節，減少傳統熱處理技術中的難題，提高工作效率。

參考文獻

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