计算机控制技术在热处理温控中的应用

蒋学志

摘 要 随着科学技术的发展，计算机技术也在不断成熟，本文将对计算机控制技术在热处理温控中所体现的特点进行简要的分析，并介绍各类计算机控制技术在热处理温控中的实际应用。

关键词 计算机 控制技术 热处理温控 应用

0引言

在机械制造业中热处理技术是重要的工艺之一，在机械制造中具有重要的位置，不断得到世界范围内的广泛认可与重视。在实际机械制造过程中，热处理工艺的重要内容就是对温度的控制与测量，由于温度测量需要很高的精准度，所以与计算机技术结合，能够将热处理工艺中的温度控制的更加准确、高效，进而使得热处理工艺在实际操作中的管理方法以及控制方式都发生了变化。

1计算机控制技术及特点

计算机控制技术即利用计算机数据替换传统的操作技术，利用计算机完成编程控制、计算机网络技术、单片机技术，进一步完成生产过程中对动向工艺的操控。利用计算机控制技术对于常规的、传统的操作技术是一场全新的变革。计算机控制技术具有如下的特点：精度高、使用灵活方便、分时处理能力强、贮存和逻辑判断能力强。计算机技术能更准确、及时的收集数据，还可以利用已设置的控制规则对系统中的各项数据进行调整与控制，能够及时反馈执行过程中出现的控制信号，更准确的完成控制需求。

2热处理温控的特点

热处理的定义是将需要的金属材料集中在某种介质内，对金属进行加热、保温以及冷却等步骤，利用改变材料内部或表面的金相组织机构，进而耿爱红的控制金属性能的加工工艺。热处理与其他加工工艺具有较大的差异，热处理不改变工件自身的形状及其化学成分，而是利用热处理改变其内部显微组织，或者该改变其表面化学组成，进而改善或赋予工件某些使用性能。想要更好的保存金属产品所展示的物理、化学、力学等性能，不仅需要选择合理的材料以及成型工艺，还需要进行热处理。热处理工艺包含：淬火、回火、退火、正火以及化学热处理、真空热处理、感应热处理、激光热处理等相关工艺。各项处理工艺都离不开对温度的处理，温度也是热处理工艺中重要的参数，选择与控制热处理的温度是实现热处理技术、确保热处理工艺质量的重要保证。由于热处理工藝所使用的炉体自身具有惯性系统，无法及时调节炉体的温度，而环境温度、电网电压、被加热的材料等都会影响炉体温度，进而造成热处理技术的困难。热处理技术需要具有恒温、准确、迅速的调温才能更好的发挥其重要作用。

3计算机控制技术在热处理温控中的应用

3.1模糊控制和模糊PID控制技术

模糊控制是利用模糊数学中所具备的理论与基本思想相结合产生的控制方法，可以利用语言性控制规律，而无需建立起被控制对象精确的数学模型。所以模糊控制的操作策略和控制机理都较为简单，应用也十分便利。已经经过实践证明，模糊控制对热处理温控具有重要的作用。由于模糊控制具有鲁棒性强的特点，不易受到参数变化及其他干扰，所以适用于时变、非线性、纯滞后性的系统当中进行控制。模糊控制还可以建立语言控制的规则，所以更容易获取数学模型中具有动态特性的数据或变化。经过多重实践，为了有效提升对于电阻炉的温度控制，形成了基于DSP电阻炉热处理温度模糊控制系统，经过实践的模糊算法，能够形成稳定的运行方式，推动动态响应速度，更好的进行热处理温控控制。例如：利用单片机（型号AT89C51），对系统的核心部件进行热处理控制，形成了全新的控制系统方法，为电阻炉热处理系统增加了新颖的控制技术。由于不同模糊控制的性能指标与出发点不同，会产生较大的差异，无法达到更高的控制精度。模糊PID控制技术随之产生。PID控制技术指将控制系统中的控制参数和设定值存在的偏差比例（Proportin）进行有效控制，还要进行积分（Integrate）控制及微分（Differentia）控制的简称。随着科学技术的不断进步，不断开发出更多、更准确的模糊PID控制技术。利用模糊PID控制技术，能够对炉温实时监控，进而提升热处理温控的动态响应力、稳定性、增强温度控制效果。

3.2自适应模糊PID控制技术

自适应模糊PID控制技术，又名自整定模糊PID控制技术，是对传统的PID算法的完善，利用系统误差与误差变化率的关系进行计算，进而使用已定规则完成模糊推理，利用查询模糊矩阵表计算出参数，并对参数进行调整的控制方法。自适应模糊PID控制技术具有多样的控制形式，不过其工作原理具有一致性。利用模糊算法和PID控制技术共同作用于自适应PID控制技术，再利用计算机将人对于系统的调整经验固定化、模型化、形式化，将其设置成查询表，再利用系统中误差与误差变化率，完成模糊推理与决策，最终完成PID参数的自整定，有效提升控制的精确度。

热处理的电阻炉的温度控制难度比较大，具有非线性、滞后性、难以得到准确数据模型的特征。针对这一难题，利用自适应模糊PID控制技术对电阻炉进行条纹，能够有效减少温度的调节时间和周期，提升温度控制的准确度。利用自适应模糊PID控制设备，能有效控制电炉的体积、保温效果以及热功率，将温差控制在可控的范围内。

3.3神经网络智能控制技术

神经网络智能控制技术是随着科学技术的进步而产生的一种控制方法，能够调整输出层神经元的状态，进而完成对控制器参数的更改，利用神经网络的自主学习，以及加权系数的调整，可以使用更加灵活的方式控制数据。例如船用锚链的生产线上，常使用立式连续的锚链调制炉对链条进行热处理。不过调制炉的炉体温控系统具有滞后、非线性、时变等复杂的变化过程，因此很难建立相对准确的数学模型。利用神经网络智能控制技术，能够更准确的调整模糊控制、控制参数的自适应性、控制策略等新功能，帮助炉体更好的控制温度，完成DCS系统的智能化操作，最终实现炉体的全自动控温及精准控温。从而有效提升产品的质量及产量，增强了设备的生产力，减少能源的消耗，有效控制人工的劳动强度，进一步获得更多的经济效益与社会效益。

4结束语

综上所述，利用计算机控制技术对热处理温控具有重要的指导与控制作用，能够及时对热处理中的温度进行调节，减少传统热处理技术中的难题，提高工作效率。

参考文献

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