…284 北京科技大学学报 1994年No.3 力学持久机电加热炉是用于测试金属试 样在一定拉力F和高温下的力学性能的实验 耐火材料F 上部热电偶 设备，其示意图如图1所示· 上部电阻丝 力学持久机电加热炉的热源由上、下两 o接调功器 组电阻丝发热提供，通过改变这两组电阻丝 保温层 的加热功率对炉温进行调节，采用两支热电 下部电阻丝 偶做测温元件，因为两组电阻丝距离很接近， 试样 所以彼此间的耦合严重.该系统是一个双输 下部热电偶 人-双输出的系统，且存在大惯性惯性、慢时 图1电加热炉示意图 变和非线性· Fig.1 The sketch of electric heating furnace 该系统要求被测试样的温度从室温稳定 地上升到设定值，使其长期稳定在该值±4℃以内，并要求试样上部与下部的温差<士5℃. 2 控制系统的构成 系统由P℃/XT计算机、调功器、温度检测变送器、信号转换及模入模出板等组成· 计算机的CPU为8088，时钟4.77MHz,字长8bit,内存480K,配有软驱及打印机： 模入模出采用12bit的MS1215板内有16路模人2路模出；该调功器采用过零触发的原理， 将可控硅以开关工作状态串接在电源与负载之间，改变设定周期内的导通率，就能调节输出 功率的大小， 电加热炉控制过程是：由测温元件（热电耦）把检测到的温度信号送到变送器的输入回 路，经低电平自激调制放大，最后输出0-10mA的电流信号.该信号经I/V、A/D转换为 数字量，再经PC/XT的控制算法后，由D/A输出0-1OV电压信号.该电压控制可控硅 调功器的输出功率，从而调节炉温· 3预测补偿动态矩控制算法 3.1动态矩阵控制算法简介 设a,a,…av为系统阶跃响应的动态系数，即阶跃响应在采样时间t=T,2T,…NT的 值.N是阶跃响应的截断点，即模型时域长度，一般N的选择应使4，(>N)的值与阶跃响 应的静态终值a,之差与测量误差、计算误差同数量级. ①预测模型 利用线性系统的比例与叠加性质，可得到预测模型方程： YM(k+1)=Y(k+1)+A△U(k)=AU°(k-1)+A△U(k) (1) 式中： [aw-dw1,dx-1-d-2. 4-a2, 4 0, dy-aN-1, a4-a3, a A0= 0. 0,， iw-av-4、2-a+,apx(N-l）、 · 北 京 科 技 大 学 学 报 男碎 年 力学 持久 机 电加 热 炉是 用于 测 试金 属试 样在一 定 拉 力 和 高温下 的力学性 能 的实验 设备 ， 其示 意 图如 图 所示 力 学 持久机 电加热 炉的热 源 由上 、 下两 组 电阻 丝 发 热提供 ， 通 过改变 这两组 电阻 丝 的加热功 率对炉温 进行调 节 ， 采用 两 支热 电 偶做测 温元件 ， 因为两组 电阻丝距离很接近 ， 所以彼此 间的藕合严重 该系 统是一个双输 人一 双输 出 的系 统 ， 且存在大惯性惯性 、 慢 时 变和非 线性 该 系 统要 求被 测试样 的温度从室 温稳定 地 上 升到 设定值 ， 使其长期稳定在 该值 士 ℃ 以 内 ， 耐 火 材 料 上 部 热 电 偶 上 部 电阻 丝 接 调 功 器 保温 层 么 二 纂 剪 币 了尸尹 户尹产 一尹产 二袱 下部 电 阻 丝 电加热炉示意图 、 伙 并要 求试样上部与下部 的温差 士 ℃ 控制 系统的构成 系 统 由 计算机 、 调 功 器 、 温度检测 变送器 、 信号 转换及模 人模 出板等组成 计 算 机 的 为 ， 时 钟 ， 字 长 ， 内 存 ， 配有 软驱及 打 印机 模人模 出采用 的 板 内有 路模人 路模 出 该调 功 器 采 用 过 零 触 发 的 原 理 ， 将 可 控硅 以 开关 工作 状态 串接在 电源 与 负载 之 间 ， 改变设定周期 内的导通 率 ， 就 能调 节 输出 功率 的大 小 电加 热炉控 制过程 是 由测 温元 件 热 电藕 把检测到 的温度信号送到 变送器 的输人 回 路 ， 经低 电平 自激调 制放大 ， 最 后 输 出 一 伽 的 电流 信 号 该 信 号 经 、 转 换 为 数字量 ， 再 经 的控 制算 法 后 ， 由 输 出 一 电 压 信 号 该 电 压 控 制 可 控 硅 调 功器 的输 出功率 ， 从而 调 节 炉温 预测补偿动态矩控制算法 动态矩阵控 制算法简 介 设 成 ， 反 ， … 、 为系 统 阶跃 响应 的动态系数 ， 即 阶跃 响应在采样 时间 ， ， … 的 值 是 阶跃 响应 的截 断点 ， 即模 型 时域 长 度 ， 一 般 的 选 择 应 使 成 的值 与 阶跃 响 应 的静 态终值 、 之 差 与测量 误差 、 计算误差 同数量级 ① 预测模 型 利用 线性 系 统 的 比例 与叠 加性 质 ， 可得到 预测模 型方程 珠 △ 禹 “ 一 一 … 、几隽 、气 式 中 成 一 一 ， ， 万 一 万 一 ， 厅 一 一 ， ， … ， ， 一 、 一 ，… ， 一 ， 一 ， 尸 一 夕