钢管中频感应加热的专家模糊控制方法

刘增环 张文奎

(河北工程大学信息与电气工程学院，河北 邯郸 056038)

中频感应加热广泛应用于轧辊表面淬火、棒料透热及板坯回火等工业生产领域。在钢管热挤压生产中，加热设备普遍采用环形加热炉预热，中频感应加热炉加热、均热和保温，实现坯料的无氧化加热工艺[1]。感应加热过程中的过烧会引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化[2]。坯料温度的不均匀直接影响热挤压钢管的产品质量，甚至会损坏模具[3]。因此对其温度的控制显得尤为重要。

感应加热过程中，存在集肤效应、邻近效应和圆环效应[4]。感应加热过程复杂，因而很难建立精确的数学模型，是一个复杂的非线性、强干扰且大滞后系统[5]。模型预测控制和Smith预测控制是解决时滞问题的有效方法，但都是基于被控对象精确的数学模型设计的，无法应用于该系统。模糊控制依赖模糊规则和模糊变量的隶属度函数，不依赖对象的数学模型，是针对复杂控制对象的一种较好的控制方法，具有适应性好、超调小及鲁棒性强等优点。但是，模糊控制是根据当前测定的被控量来确定控制量的，这就使得控制成为事后控制，对于大滞后系统，模糊控制无法取得良好的控制效果。而专家系统在非线性且大滞后的情况下能取得良好的控制效果，但专家系统一般不能间接地对生产过程和被控对象进行控制。

笔者针对钢管热挤压生产过程中，中频感应加热系统的温度控制问题，通过分析生产工艺的要求和现有的温控系统，提出了专家系统和模糊控制相结合的两层结构控制方法。……