[发明专利]电磁感应加热温度控制方法

说明书

本发明涉及一种电磁感应加热温度控制方法，属于温度控制技术领域。本发明包括如下步骤：步骤一：热惯性估计：要提高精确控温的效果，被加热对象的热惯性估计不可或缺；若无热惯性估计加热系统将不能快速锁定合适平衡功率数值，在热惯性小的应用场合中加热初期将造成较大的温度震荡；步骤二：功率控制与调节：基于工艺曲线加热过程中温度是提前设定的，即每一个时刻的理想温度值都通过推算而获知；步骤三：工艺曲线的温控实现：工艺曲线的升温，降温过程相对独立，保温阶段都包含于升温与降温过程之中。本发明以精确实现按工艺曲线的设定进行加热；控温精确，控温方式灵活，其应用不局限于电磁感应加热方式，适用任何按工艺曲线进行加热的系统。

技术领域

本发明涉及一种电磁感应加热温度控制方法，属于温度控制技术领域。

背景技术

工业中进行重要构件，特殊材料，特殊部件的焊接时都要求对工件进行预热；为降低或消除焊接接头的残余应力，防止产生裂纹，改善焊缝和热影响区金属的组织与性能，焊接后要进行相应的热处理。电磁感应加热作为新型加热方法具有环保，安全，效率高等特点并逐渐取代传统陶瓷片加热方式。电磁感应加热亦可用于晶体生长炉的温度控制。

以上应用场合中往往需要实现按一定速率实现温度的上升，保温，以及按一定速率实现温度的下降。对温度的精度要求较高。但是由于加热系统，尤其是对于大工件的加热，具有大滞后、大惯性的特点，被广泛应用的传统的PID控制算法难以获得令人满意的控制效果。而基于神经网络的控制算法复杂度高，对硬件平台资源要求高，实现难度高。

传统的PID算法存在加热和降温过程中加热温度和实际温度偏差大，加热达到目标温度后温度过冲大，控制不稳定等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种电磁感应加热温度控制方法，算法的控制精度高，复杂度低；基于STM32F427的控制平台上进行了实现与应用。

本发明所述的电磁感应加热温度控制方法，包括如下步骤：

步骤一：热惯性估计：要提高精确控温的效果，被加热对象的热惯性估计不可或缺；若无热惯性估计加热系统将不能快速锁定合适平衡功率数值，在热惯性小的应用场合中加热初期将造成较大的温度震荡；

被加热对象热惯性估计方法简单而且有效，不需要提前设定热惯性，工件尺寸参数；

IniEst＝T_1.5degree-T_initial-T_delay (1)

式中：IniEst为热惯性估计；

T_1.5degree为1.5度温差时的时间；

T_initial为过程开始时的时间；

T_delay为系统功率传输延迟时间；

升温时利用下式进行估算：

Pb(0)＝k_r*P_iniital*Slop*IniEst (2)

降温时利用下式进行平衡功率计算：

Pb(0)＝k_fP_iniital/(Slop*IniEst) (3)

式中：P_iniital为初始输出功率，升温时可设为70％额定输出功率，降温时可设为1％额定输出功率；

Slop为工艺曲线中设定的升温或降温速率；

IniEst为热惯性估计数值；

Pb(0)为初始时刻的平衡功率数值；