浅谈模糊控制在烧结炉温控系统中的应用

　　引言

真空脱蜡烧结一体炉可性完成脱胶、烧结、冷却和收取成型剂的全套工艺流程。其在传统烧结炉结构的基础上增加了一个石墨内胆，并采用低压载气脱蜡工艺，经收蜡装置分离出粘结（成型）剂后，余气以多种方式排出。真空烧结是硬质合金的主要生产工艺，氧化物陶瓷坯体的气孔中含有的水蒸气、氢、氧等气体在烧结过程中借溶解、扩散沿着坯体晶界或通过晶粒可从气孔中逸出，但其中的一氧化碳、二氧化碳，特别是氮，由于溶解度较低，不易从气孔中逸出，致使制品内含有气孔，致密度下降。如将坯体在真空条件下烧结，则所有气体在坯体尚未完全烧结前就会从气孔中逸出，使制品不含气孔，从而提高制品的致密度。

模糊理论是指用到了模糊集合的基本概念或连续隶属度函数的理论。它可分类为模糊数学，模糊系统，不确定性和信息，模糊决策这五个分支，它并不是完全独立的，它们之间有紧密的联系。例如，模糊控制就会用到模糊数学和模糊逻辑中的概念。从实际应用的观点来看，模糊理论的应用大部分集中在模糊系统上，尤其集中在模糊控制上。也有一些模糊系统应用于医疗诊断和决策支持。由于模糊理论从理论和实践的角度看仍然是新生事物，所以我们期望，随着模糊领域的成熟，将会出现更多可靠的实际应用。

　1 传统温控方式

　　1.1 由PLC、触摸屏构成的过程控制系统

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。

这种工业过程控制系统由PLC执行现场控制，微机进行复杂的控制计算、提供图形化的过程控制界面来确保系统的全自动性和可重复性。电气设备操作人员只需关注设备监控系统界面并控制触摸屏即可对现场设备进行操作。缺点是技术改造受现场环境条件制约，且成本高，不易在中小型企业推广。目前该方法主要用在一些大型压力真空炉上。

　　1.2 由智能温控器组成单回路控制系统

（1）以日本岛电公司高FP21、FP23、FP93型PID程序调节器，千野KP1000系列程序调节仪，日本横河uP350／550，750温控仪等为代表，采用多组PID控制的方案，各组PID参数随SV（设定值）自动切换。

（2）以英国欧陆公司2400系列PID调节器和厦门宇电公司AJ-808P人工智能工业调节器等为代表，采用单组PID控制的方案，控制过程中当意识到发生了振荡和过冲时，仪表会进行自适应运算，自动调整并修改PID参数或修改输出值来降低误差。

　　2 本文提出的智能温控方式

为对硬质合金烧结过程中的烧结温度进行有效控制，可采用具有一定智能化的自适应模糊PID控制器。该控制器采集输入设定值与反馈值之间的偏差E及偏差的变化率EC作为模糊控制器的输入，通过相应的模糊规则将其模糊量化处理，之后再对处理后的数据进行模糊推理与模糊决策，找出PID的三个参数与E和EC之间的模糊关系，并进行模糊合成及反模糊化，便可产生相应的实际控制量Kp、Ki、Kd，在进行PID调节器调节后，便可对控制对象进行控制。

偏差e可根据被控系统要求进行切换，以满足不同控制要求。系统可根据偏差e的偏差变化大小及其变化趋势对炉温进行控制，控制系统可据此采用常规模糊控制或模糊PID控制。其突出特点是可以对PID的三个参数进行在线预估，并且可以通过切换来比较控制效果，并据此采取进一步的优化措施。

　　3 结束语

本文针对真空脱蜡烧结一体炉在硬质合金生产烧结过程中烧结温度难以控制的问题，采用智能化的模糊控制方法，并与传统的PID控制器相结合，以偏差切换为控制方式转换开关，提出了一种复合型的模糊控制器，该模糊控制器不依赖于被控对象的数学模型，可有效地满足生产工艺要求。