[发明专利]矿用液压支架立柱表面激光熔覆温度控制系统以及控制方法

摘要

本发明公开了矿用液压支架立柱表面激光熔覆温度控制系统以及控制方法，涉及一种基于模糊PID控制的温度控制系统以及控制方法，在常规PID控制的基础上结合模糊化模块，实现对温度更加快速精准地实时调控；同时本发明还设计了一种红外测温装置和温度调控装置。红外测温装置通过红外辐射测温仪直接读取工作熔池温度来实现，而温度调控装置通过数控伺服机床控制调节激光器对焦来实现，结合数控伺服机床，能够在矿用液压支架立柱表面激光熔覆过程中，实现温度的实时调控。

主权项

1.一种矿用液压支架立柱表面激光熔覆温度控制系统，包括工作台(8)、模糊PID温度控制系统，其特征是，在工作台(8)上安装有红外辐射测温仪(2)、激光头(4)、合金粉末输出喷嘴(6)，使输出激光束(3)的激光头(4)、合金粉末输出喷嘴(6)与红外辐射测温仪(2)三者沿立柱表面X方向形成同步扫描；模糊PID温度控制系统包括温度测量电路、信号处理与补偿电路、模糊PID控制电路、驱动电路，执行电路与执行机构；所述温度测量电路包括红外辐射测温仪的光学系统及其传感器，红外辐射测温仪的光学系统采集高温熔池(5)的红外辐射量，经过红外测温仪的传感器，将采集到的辐射量转化为电信号，并将电信号输出到信号处理及补偿电路；所述信号处理及补偿电路包括高通滤波器、差动放大器、同步整流电路和补偿电路；高通滤波器接收传感器的电信号并形成高频电信号，随后高频电信号被送入到差动放大器进行差分放大，放大差模信号，抑制共模信号；然后将差分放大后的电信号送入到同步整流电路中，对大信号进行整流，防止放大后的电路存在失真现象；与此同时，单独采用补偿电路，直接从传感器接收电信号，还原被测高温熔池(5)的实际温度；最后将实际温度值送入模糊PID控制电路；所述模糊PID控制电路包括模糊控制器与PID控制器，实际温度值同时输入至模糊控制器和PID控制器，模糊控制器利用模糊逻辑并根据一定的模糊规则对实际温度值进行优化，然后输出优化后的实际温度值到PID控制器；PID控制器根据温度设定值的大小对实际温度值进行判断处理，得到温度的判断控制电信号，并结合模糊控制器的输出结果，输出判断控制电信号到驱动电路；所述驱动电路包括发光二极管、可控硅和过零触发器，输入部分为发光二极管，输出部分为过零触发器，可发送脉冲至执行电路；用从信号处理及补偿电路输入至模糊PID控制器的实际温度值与原温度设定值比较：当实际温度值高于原温度设定值时，模糊控制器和PID控制器向发光二极管发出正向电信号，此时双向可控硅可双向导通，与过零触发器一起输出同步触发脉冲至外部执行电路，执行电路控制数控伺服机床，驱动激光头(4)向上移动，增大激光工作光斑的直径，从而降低高温熔池(5)的温度；而当实际温度值低于原温度设定值时，模糊PID控制电路不向驱动电路发出正向电信号，驱动电路不输出同步触发脉冲，执行电路控制数控伺服机床，驱动激光头(4)向下移动，减小激光工作光斑的直径，从而升高高温熔池(5)的温度；所述执行电路接收驱动电路发出的同步触发脉冲，控制安装在数控伺服机床上的激光头(4)上下移动以实现对工作光斑的直径的调节，从而实现对高温熔池(5)温度的调控；所述执行机构是数控伺服机床。