[发明专利]一种大型立式淬火炉低能耗最速升温控制方法及系统

权利要求书

1.一种大型立式淬火炉低能耗最速升温控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取锻件升温的能达最速升温方式，所述能达最速升温方式具体是指能使所述锻件升温至预设目标值的最速升温方式；

根据淬火炉升温过程中存在的热惯性，确定最小裕量，所述最小裕量为淬火炉升温过程中，在保证锻件温度无超调且能耗最小的最速升温前提下，当淬火炉的加热方式从所述能达最速升温方式切换成停止加热时，所需的最小温度安全裕量，其中，确定最小裕量包括：

建立最小裕量的锻件温度场模型，具体为：

其中，u(x,y,t)代表锻件内部温度场，u₀(x,y)代表最小裕量的锻件温度场模型定解的初始条件，u(x,y,0)代表t＝0时刻的锻件初始温度，u(0,y,t)代表t时刻x＝0处，即锻件纵截面左侧锻件表面温度，u(2R,y,t)代表t时刻x＝2R处，即锻件纵截面右侧锻件表面温度，u_y(x,0,t)代表t时刻锻件下底面温度，u_y(x,l,t)代表t时刻锻件上顶面温度，D(t)代表电热阻丝从极限温度开始降温的降温函数，2R代表锻件的底面直径，λ代表锻件的热传导系数，ρ代表锻件密度，c代表锻件的比热容，Ω代表锻件所在的计算域，l代表锻件高度；

基于所述最小裕量的锻件温度场模型，获得最小裕量；

基于所述最小裕量，实现锻件低能耗最速升温的最优控制。

2.根据权利要求1所述的大型立式淬火炉低能耗最速升温控制方法，其特征在于，所述能达最速升温方式具体为全功率加热方式。

3.根据权利要求2所述的大型立式淬火炉低能耗最速升温控制方法，其特征在于，基于所述最小裕量，实现锻件低能耗最速升温的最优控制包括：

基于所述最小裕量及锻件升温后段加热方式，获取与所述锻件升温后段加热方式对应的最优温度切换点，其中，锻件升温前段采用全功率加热方式；

将所述最优温度切换点作为所述锻件升温前段和后段加热方式的切换点，从而实现锻件低能耗最速升温的最优控制。

4.根据权利要求1-3任一所述的大型立式淬火炉低能耗最速升温控制方法，其特征在于，所述最小裕量为：

T_r＝T_s-u₀(d,y_s)

其中，T_r代表最小裕量，T_s代表锻件加热的目标温度，d代表锻件直径，y_s代表锻件高度，u₀(d,y_s)代表停止加热时，锻件在(d,y_s)处的温度。

5.根据权利要求4所述的大型立式淬火炉低能耗最速升温控制方法，其特征在于，基于所述最小裕量及锻件升温后段加热方式，获取与所述锻件升温后段加热方式对应的最优温度切换点的计算公式：

其中，T_f为温度安全裕量，T_s为锻件加热的目标温度，T_c为最优温度切换点，T_r为最小裕量，C为锻件的比热容，M为锻件的质量，E_u为控制量产生的能量，u为控制输入量。

6.根据权利要求5所述的大型立式淬火炉低能耗最速升温控制方法，其特征在于，所述锻件升温后段加热方式具体为可控功率加热方式。

7.一种大型立式淬火炉低能耗最速升温控制系统，所述系统包括：

存储器(10)、处理器(20)以及存储在存储器(10)上并可在处理器(20)上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器(20)执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至6任一所述方法的步骤。