自动送料式铜阀红冲加热炉设计及控制系统研究

论文摘要

针对国内铜棒红冲加热设备加热手段原始、能源浪费巨大、环境污染严重、工作条件恶劣、产品质量低下的现状，对自动送料式高效红冲加热炉及控制系统进行了研究，主要工作有以下几个部分：系统研究了多种加热方式的特点及其加热设备的结构，研究了各种加热方式的控制方法以及进行测试和控制参数整定的一般方法，对各种加热方式的优劣进行了对比，提出了可行的加热方案。对各种机械结构在高温下工作的实验结果进行了对比和分析，总结了有效结构的优势所在。按功能要求进行了炉体尺寸设计，研究了不同保温材料的保温特性，建立了保温材料设计计算模型。分析了控制功能的需求，设计了控制电路的各功能模块。开发出能用于加热系统控制方法研究的具有通用接口协议的测试软件，并用于系统的测试和控制方法的研究。总结了实验中所使用的系统识别方法和理论。通过实验，仿真，实验数据的分析建立起了加热炉的理论模型。提出了改进的基于重复控制补偿的高精度PID控制，并通过理论仿真和具体实验对控制方法的有效性进行了验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题的研究内容
• 1.2.1 主要任务和目标
• 1.2.2 研究的重点和难点
• 1.3 相关技术研究现状
• 1.3.1 加热炉研究现状
• 1.3.2 系统辨识的常用方法
• 1.3.3 系统的设计校正
• 第二章 加热炉机械结构设计与分析
• 2.1 引言
• 2.2 加热炉机械结构功能分析
• 2.3 进给机构的对比分析
• 2.4 整体结构设计计算
• 2.5 小结
• 第三章 加热炉控制电路及测试软件设计
• 3.1 引言
• 3.2 硬件的功能需求
• 3.2.1 温控电路
• 3.2.2 调速电路
• 3.3 控制电路设计
• 3.3.1 控制芯片的选择
• 3.3.2 调压单元的设计
• 3.3.3 串口通讯单元
• 3.3.4 温度传感器单元
• 3.4 测试软件功能分析
• 3.5 VC++串口通讯程序与MATLAB数据格式存储设计
• 3.5.1 串口通讯程序流程
• 3.5.2 串口传输数据结构
• 3.5.3 窗口坐标与视口坐标的映射
• 3.5.4 MATLAB数据格式存储
• 3.5.5 程序界面介绍
• 3.6 小结
• 第四章 加热炉的系统建模与辨识
• 4.1 引言
• 4.2 确定模型类型
• 4.3 系统辨识
• 4.3.1 最小二乘法
• 4.3.2 实验
• 4.4 小结
• 第五章 加热炉的两种PID控制算法比较
• 5.1 引言
• 5.2 PID控制运用于加热系统的物理意义
• 5.3 PID整定方法
• 5.3.1 工程整定法
• 5.3.2 理论整定法
• 5.4 PID整定实验
• 5.4.1 仿真分析
• 5.4.2 实验步骤
• 5.4.3 实验结果
• 5.5 改进的基于重复控制补偿的高精度PID控制
• 5.5.1 基于重复控制补偿的高精度PID控制
• 5.5.2 改进后的控制
• 5.6 小结
• 第六章 总结展望
• 参考文献
• 致谢