基于DSP的火車制動梁中頻加熱電源研制

4 控制策略及控制流程
在制動梁生產(chǎn)中，由于存在各種擾動，中頻感應(yīng)加熱電源必須具有自動調(diào)節(jié)能力，才能使系統(tǒng)可靠工作，保證加熱質(zhì)量。系統(tǒng)采用溫度控制外環(huán)與電壓環(huán)、電流環(huán)以及阻抗3個閉環(huán)相結(jié)合的恒溫控制方式?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

電壓和電流調(diào)節(jié)器組成常規(guī)電壓、電流雙閉環(huán)控制。在啟動和運行的整個階段，電流環(huán)始終參與工作，電壓環(huán)只在運行階段工作。下面主要分析模糊PID溫度控制策略。
溫度閉環(huán)采用調(diào)節(jié)電源輸出功率的方式來控制加熱溫度。在中頻電源中，中頻輸出功率PH與工件終點溫度T之間關(guān)系為：

式中：UH為中頻電壓；RH為等效電阻。
由式(1)，式(2)得，由于T>>T0，所以由上式可得，可知，調(diào)節(jié)UH即可達到調(diào)節(jié)溫度的目的。當測得的坯料溫度高于設(shè)定范圍時，中頻電源會自動降低輸出功率，反之溫度低于設(shè)定溫度范圍時，中頻電源會自動升高輸出功率，使加熱溫度始終保持在規(guī)定范圍內(nèi)。為克服中頻電源加熱時，受負載影響較大、參數(shù)變化等問題，溫度控制閉環(huán)采用模糊PID調(diào)節(jié)方式。模糊控制器以加熱時間作為一個輸入量，以第n個采樣周期中頻加熱系統(tǒng)的溫度偏差e(t)作為另一個輸入量，設(shè)計3個模糊控制器對PID控制中的3個參數(shù)進行在線調(diào)整。PID控制器根據(jù)整定后的參數(shù)、輸入溫度設(shè)定值以及檢測得到的溫度計數(shù)控制輸出量。參數(shù)自整定模糊控制器的結(jié)構(gòu)如圖6所示。