[发明专利]熔炉智能控制系统和方法

权利要求书

1.一种熔炉智能控制系统，该控制系统包括温度测量单元、信号处理单元、执行单元以及人机交互界面，所述温度测量单元用于测量熔炉的当前温度值T；所述信号处理单元用于接收所述温度测量单元测得的熔炉当前温度值T并根据该温度值T向所述执行单元发出控制命令；所述执行单元接收所述信号处理单元的控制命令，并根据该控制命令控制熔炉加热与否；人机交互界面与所述信号处理单元连接，用于显示熔炉的过程参数，并接收输入的控制系统的工作参数；

所述信号处理单元包括：存储器、PWM控制信号发生器、升温定时器、比较器、P控制器以及模糊控制器；所述存储器用于存储所述温度测量单元感测的当前温度值T；所述PWM控制信号发生器用于生成PWM控制信号以控制所述执行单元；所述升温定时器用于设定升温段时长；所述P控制器用于执行P算法，以控制PWM控制信号发生器生成的PWM信号的占空比；所述模糊控制器用于执行模糊算法，以控制PWM控制信号发生器生成的PWM信号的占空比；所述比较器用于比较一升温段内的当前目标温度值T_K和存储器中存储的该升温段内的当前温度值T，如果当前温度值T和当前目标温度值T_K之间的偏差X大于预设值，则利用P控制器执行P算法，如果当前温度值T和目标温度的偏差X小于该预设值，则利用模糊控制器执行模糊算法。

2.根据权利要求1所述的智能控制系统，其中，所述温度测量单元包括多个双头热电偶和热电偶模块，二者通过补偿导线连接。

3.根据权利要求1所述的智能控制系统，其中，所述模糊控制器包括微分模块、模糊量化模块、查表模块以及解模糊模块，所述微分模块用于接收当前温度值T和当前目标温度值T_K之间的偏差X，对该偏差进行相对于时间的微分运算，生成偏差变化量Y；所述模糊量化模块用于接收当前温度值T与当前目标温度值T_K之间的偏差X，以及所述微分模块生成的偏差变化量Y，并对接收到的偏差X和偏差变化量Y进行模糊量化；所述查表模块用于根据预先存储的查找表，通过模糊推理，结合偏差X和偏差变化量Y的存储方式计算出模糊控制量Z的存储地址，从该地址中读出要求的模糊控制量Z；所述解模糊模块用于对从查表模块中读出的模糊控制量Z进行解模糊，将模糊控制量Z变换成能直接输出的确定值，调节PWM控制信号的占空比。

4.根据权利要求3所述的智能控制系统，其中，所述偏差X和偏差变化量Y的存储方式包括按行存储和按列存储。

5.根据权利要求3所述的智能控制系统，其中，所述模糊量化模块对所述偏差X和/或偏差变化量Y进行非线性量化。

6.根据权利要求5所述的智能控制系统，其中，所述非线性量化时的隶属度函数选用三角形。

7.根据权利要求3所述的智能控制系统，其中，所述查表模块对应的模糊推理采用“IF......AND......THEN......”规则。

8.根据权利要求3所述的智能控制系统，其中，所述解模糊模块采用重心法进行解模糊。

9.根据权利要求1所述的智能控制系统，其中，所述信号处理单元进一步包括PI控制器，用于在熔炉温度接近设定温度时控制PWM控制信号的占空比，消除稳态误差。

10.根据权利要求1所述的智能控制系统，其中，所述执行单元包括隔离驱动器、固态继电器以及加热管，所述隔离驱动器与所述信号处理单元连接，用于根据信号处理单元输出的控制信号驱动所述固态继电器；所述固态继电器在所述隔离驱动器的驱动下控制加热管是否加热；所述加热管置于熔炉中。

11.根据权利要求1所述的智能控制系统，其中，所述过程参数包括当前温度、当前加热时间、当前运行算法；所述工作参数包括升温速度、升温段时长、设定温度。