[发明专利]一种多层共挤模头智能温度控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种多层共挤模头智能温度控制系统，其特征在于，包括温度采集模块、FPGA温度控制模块、驱动加热模块和用于设定系统初始值并进行工作信息显示的操控面板；

所述的温度采集模块包括与共挤模头温度的控制分区对应的N个温度采集单元；

所述的FPGA温度控制模块包括AD转换电路，用于实现模糊PID控制算法的FPGA控制芯片，和PWM输出电路；

所述的驱动加热模块包括与控制分区中加热器对应进行温度控制的N个驱动加热单元；

控制分区的温度信号，由对应温度采集单元采集输入一个或多个并行级联的FPGA温度控制模块中，经对应的AD转换电路转换为数字信号并经FPGA控制芯片处理输出N路PWM控制量，每一路PWM控制量由PWM输出电路分别单路输出到对应的驱动加热单元中。

2.根据权利要求1所述的一种多层共挤模头智能温度控制系统，其特征在于，所述的温度采集单元包括用于采集温度信号的热电偶传感器和用于将温度信号转换为0～5v标准电压信号或4～20mA标准电流信号的温度变送器；热电偶传感器对应安装于共挤模头内部的控制分区中，温度变送器的输出端分别与AD转换电路的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种多层共挤模头智能温度控制系统，其特征在于，所述的FPGA温度控制模块还包括用于实现复位操作的复位电路，用于提供参考时钟的时钟电路，以及用于与上位机实现数据通信的扩展接口。

4.根据权利要求1所述的一种多层共挤模头智能温度控制系统，其特征在于，所述的驱动加热单元包括用于放大PWM电路输出信号的驱动电路，用于进行加热的加热圈，以及用于调节加热圈功率的固态继电器。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种多层共挤模头智能温度控制系统，其特征在于，所述的FPGA控制芯片包括用于存储模糊控制表的ROM和用于实现编程PID逻辑控制的处理器；ROM内存储有通过MATLAB工具仿真并离线计算得到的模糊控制表，处理器内固化有通过硬件描述语言实现的模糊PID控制算法。

6.一种多层共挤模头智能温度控制方法，基于权利要求5所述的一种多层共挤模头智能温度控制系统，其特征在于，包括如下步骤：

a.系统初始化，通过操控面板输入初始的设定温度值以及模糊PID控制算法初始参数值；

b.采集共挤模头温度，通过温度采集单元对共挤模头内N个控制分区的温度分别对应进行采集，得到温度信号；

c.控制输出量的调整；由模糊PID控制算法实现，将步骤b中采集到的温度信号通过AD转换电路转换为数字量的采集温度值，并输入到FPGA控制芯片中；根据输入的采集温度值和步骤a中输入的设定温度值，处理器计算得到偏差e和偏差变化率e_c，其中e_c=de/dt；将e和e_c模糊量化得出编码值E、Ec，对应得到的E和E_c经调用ROM中的模糊控制表查询得到PID参数值的修正量△K_p、△K_i、△K_d，结合PID初始参数值计算得到PID输入参数值K_p、K_i、K_d；通过增量式PID逻辑控制输出N路并行的PID控制量；

d.控制信号输出，每路PID控制量经PWM输出电路输出控制信号，单路输出的控制信号分别对应的驱动加热单元；实现对不同控制分区温度的智能控制；

e.重复步骤b～d，在设定温度值的改变时，实现对共挤模头内不同控制分区温度调整的智能控制。

7.根据权利要求6所述的一种多层共挤模头智能温度控制方法，其特征在于，所述的控制分区是按共挤模头的温度分布以矩阵的方式分区得到的，其数量N=（n+3）m，其中n为共挤模头所生产产品的薄膜层数，m为每层叠加盘片所需的加热圈数目。

8.根据权利要求6或7所述的一种多层共挤模头智能温度控制方法，其特征在于，步骤b中，通过温度采集单元中的热电偶传感器采集共挤模头温度，并通过温度采集单元中的温度变送器，将温度信号转换为0～5v标准电压信号或4～20mA标准电流信号，并经过包括中值滤波和均值滤波的滤波环节后输入AD转换电路。