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外环硅碳棒温度硅碳棒控制器设计
  硅碳棒温度外环采用阂值控制与自适应模糊PID控制相结合的控制算法。当硅碳棒电炉实际硅碳棒温度和设定硅碳棒温度值的偏差较大e时,采用阂值控制实现粗调;在e较小时,采用自适应模糊PID控制。系统误差e取值范围对系统有较大的影响。根据系统特点和多次仿真和试验最后确定e伪60。
  阂值硅碳棒控制器根据加热时间和反馈的硅碳棒温度值,依靠操作人员的调整经验来设定内环的控制电压。控制要确保以最大的安全的加热电流工作。该系统中硅碳棒温度硅碳棒控制器控制输出电压可由下列方程(4)来确定:其中,Y,为输出的控制电压,单位为伏特;To是设定硅碳棒温度,T,是初始硅碳棒温度,T是当前硅碳棒温度,单位为摄氏度;t是加热时间,单位为分钟。根据硅碳棒特性和实验可以得到在升温第一阶段,加热时间和输出控制电压的关系如表1所示。在第二个阶段,加热炉温度和输出控制电压的关系如表2所示。
  根据表(1)、表(2)和实验可以得到阂值控制规则如下:自适应模糊PID控制的工作原理当硅碳棒温度偏差信号e小于60时系统由阂值控制切换至自适应模糊PID控制。自适应模糊PID就是在PID算法的基础上通过计算当前系统误差e和误差变化率ecI,利用模糊规则进行模糊推理,查询模糊矩阵表对控制参数调整,以期获得满意的控制效果。本文采用增益调整式自适应模糊PID硅碳棒控制器,其控制框图如3所示,硅碳棒控制器的PID参数控制规律可以用式(5)(6)来表示。式中,K, K;, K为PID硅碳棒控制器初始化参数,Km Kz, Ks为模糊硅碳棒控制器的输出比例因子。www.sdzygw.com
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