并将系统参数通过数据采集模块传递给计算机。
[0031] 为解决上述问题，设计了的一种智能高精度的控制器，本发明解决了由于原有PID 控制方法中不能同时在加热炉移动过程中需要的变化的热量补偿的问题。该方法对原有温 控算法进行改进，设计了相应的模糊控制算法，采用两套设备实现对加热炉的温度控制，对 静止状态和运动状态的热装置分别控制。静止状态的加热炉采用PID算法实现温控，运动 过程中采用智能算法实现对温度变化和运动时间的关系进行分析，计算出运动中需要补偿 的热量实现对加热炉的热量补偿。缩短普通PID调整控制信号的时间，保证了温控速度的 同时不出现大幅度的超调现象，保证温度控制精度。
[0032] 控制器由计算机和板卡（例如：812PG)组成，计算机中包括软件控制平台和智能 优化算法模块；加热炉由晶闸管和加热器组成；计算机的信号输出端分别连接晶闸管的信 号输入端与加热炉运动装置，晶闸管的信号输出端连加热器信号输入端；温度传感器信号 输出端连接数据采集模块信号输入端，数据采集模块信号输出端连接计算机信号输入端。
[0033] 图2为本发明控制方法的流程图，如图2所示，应用本发明的温度智能调控的移动 加热控制系统及方法的软件平台，预先建立静态加热炉温度变化与加热时间的线性关系， 并执行下列步骤：
[0034] 步骤1.根据初始设置，计算机输出电压启动晶闸管，并逐步增加控制信号电压；
[0035] 步骤2.检测模块中的传感器检测加热炉中的温度，然后通过数据采集模块将采 集的信号转换成数字信号输出，接着执行步骤3 ;
[0036] 步骤3.判断温度信号值是否达到目标温度值，如果是，执行步骤5,如果否，执行 步骤4 ;
[0037] 步骤4.采用恒定电压输出，存储温度变化与时间数据，当温度与设定温度较小 时，采用PID算法实现加热电压的微调，然后执行步骤3 ;
[0038] 当加热炉温度与预定温度相差较大时，采用恒定电压输入实现加热控制。过程中 记录温度变化与时间数据。当温差较小时，采用PID控制方法实现温度的微调。恒定电压 的设定可以根据试件的导热系数计算得到。
[0039] 步骤5.根据温度变化与加热时间建立线性关系，启动运动装置；然后执行步骤 6 ；
[0042] tp= a *x b+ β
[0043] t1:试验中各个阶段的温度值
[0044] b1:试验中各个阶段的加热时间
[0045] tp:预期温度目标值
[0046] xb:预测加热装置控制信号值
[0047] 在加热炉静止状态下，对温度变化与加热时间建立线性关系。通过最小二乘法计 算出达到预期目标温度时所需要的输出电压值。
[0048] 步骤6.判断温度信号值是否达到目标温度值，如果是，执行步骤8,如果否，执行 步骤7 ;
[0049] 步骤7.启动加热补偿装置。依据智能优化算法模块的计算结果，对不同的工况参 数进行优化计算，并输出优化后的加热控制信号至加热炉，然后执行步骤6 ;
[0050] 由于加热炉移动中接触低温部分的试件，导致热平衡打破。启动加热补偿装置对 失去的热量进行补偿。传统的方法到温度发生变化时，加大热量补偿。这样的方式会出现 温度的超调。尤其是对高温控制时，温度超调量较大。本方法计算补偿热量根据装置静止 时，加热量与温度的变化值，以及加热炉单位时间移动的距离通过最小二乘法进行预测，提 前给出加热补偿，减少超调的情况。
【主权项】
1. 一种温度智能调控的移动加热控制系统，其特征在于：所述系统包括检测模块、控 制器和加热炉；其中检测模块由采集模块和传感器组成；控制器由计算机和板卡组成；加 热炉由晶闸管、运动装置和加热器组成；计算机的信号输出端连接晶闸管和运动装置的信 号输入端，晶闸管的信号输出端连接加热器输入端；加热器放置在加热炉中；加热炉连接 传感器的输入端；传感器信号输出端连接数据采集模块信号输入端，数据采集模块信号输 出端连接计算机信号输入端。2. 根据权利要求1所述的温度智能调控的移动加热控制系统，其特征在于：所述传感 器为温度传感器。3. 根据权利要求1所述的温度智能调控的移动加热控制系统，其特征在于：晶闸管的 信号输出端分别连接主加热器输入端和加热补偿装置的输入端。4. 根据权利要求1所述的温度智能调控的移动加热控制系统，其特征在于：所述控制 器的计算机中包括软件控制平台和智能优化算法模块。5. -种如权利要求1所述温度智能调控的移动加热控制系统的控制方法，其特征在 于：该方法步骤如下： 步骤1.根据初始设置，计算机输出电压启动晶闸管，并逐步增加控制信号电压； 步骤2.检测模块中的传感器检测加热炉中的温度，然后通过数据采集模块将采集的 信号转换成数字信号输出，接着执行步骤3 ; 步骤3.判断温度信号值是否达到目标温度值，如果是，执行步骤5,如果否，执行步骤 4 ； 步骤4.采用恒定电压输出，存储温度变化与时间，当温度与设定温度小于设定的误差 时，采用PID算法实现加热电压的微调，然后执行步骤3 ; 步骤5.根据温度变化与加热时间建立线性关系，启动运动装置；然后执行步骤6 ; 步骤6.判断温度信号值是否达到目标温度值，如果是，执行步骤8,如果否，执行步骤 7 ； 步骤7.启动加热补偿装置，依据智能优化算法模块的计算结果，对不同的工况参数进 行优化计算，并输出优化后的加热控制信号至加热炉，然后执行步骤6 ; 步骤8.结束。6. 根据权利要求5所述的温度智能调控的移动加热控制方法，其特征在于：所述计算 机中的存储单元储存储加热炉静止状态时加热所需要的电压控制信号；对加热炉运动中需 要的补偿热量，通过智能优化算法模块输出电压控制信号，并在运动中采集温度信息与补 偿加热电压信号，对不同阶段的信号进行分析，给出下阶段控制温度所需要的电压控制信 号。7. 根据权利要求5所述的温度智能调控的移动加热控制方法，其特征在于：所述系统 的整体输出信号只有控制加热的电压的信号。8. 根据权利要求5所述的温度智能调控的移动加热控制方法，其特征在于：所述系统 通过软件控制平台和智能优化算法模块对不同工况参数的分析和处理，计算出最优输出信 号。
【专利摘要】本发明涉及温度智能调控的移动加热控制系统及方法，该系统包括检测模块、控制器和加热炉；其中检测模块由数据采集模块和传感器组成，控制器由计算机和板卡组成，加热炉由晶闸管和加热器组成。本发明综合考虑了影响加热炉运动中影响温度变化的各种因素，采用加热与加热补偿两个独立的控制方式，并建立一个根据位移、温度与时间的线性关系，使控制信号调整幅度减小，极大的提高了运动中温度控制的速度和准确性。
【IPC分类】G05D23/30
【公开号】CN105302197
【申请号】CN201510861686
【发明人】姜岩, 李欣, 金鑫
【申请人】沈阳工业大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月30日