【正文】 決于脈沖信號(hào)的頻率，而轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的總位移量則取決于總得脈沖個(gè)數(shù)；(2) 步進(jìn)誤差不長(zhǎng)期積累，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，累計(jì)的誤差就清零；(3) 控制性能好。 顯示接口電路用AT89C52的串行口擴(kuò)展四片串/，實(shí)時(shí)顯示各合成裝置的溫度。閉合K4時(shí)，“0”，表示設(shè)置控制溫度1；閉合K3時(shí)，設(shè)置控制溫度2；閉合K2時(shí)，設(shè)置控制溫度3。在其外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱(chēng)晶振)或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，時(shí)鐘電路如圖36所示。AT89C52單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1（X1）和XTAL2（X2）分別是此放大電器的輸入端和輸出端。這樣在片選和字節(jié)使能端信號(hào)的控制下CPU可以直接讀取A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)。并定義為輸入，用以檢測(cè)芯片的工作狀態(tài)。該片有較強(qiáng)的抗噪聲干擾能力，這對(duì)于保證整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)控制與控制精度是非常有利的。ICL7109為美國(guó)Intersil公司生產(chǎn)的帶有微機(jī)接口的單片CMOS雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。該系統(tǒng)采用三線(xiàn)制連接方法，如圖35所示，連接單片機(jī)方法參見(jiàn)附錄1總電路圖的相關(guān)部分。該系統(tǒng)拓展X25045芯片一片，該芯片集看門(mén)狗定時(shí)器、工作電壓檢測(cè)和5128位E2PROM于一體。簡(jiǎn)單的方法是采用表格法。分段越多，計(jì)算結(jié)果就精度越高。目前廣泛采用的方法是折線(xiàn)近似法。對(duì)此，進(jìn)行溫度測(cè)量的線(xiàn)性補(bǔ)償顯得很有必要。工作電壓允許范圍為+12V~+36V，靜態(tài)工作電流為500μA。(3) 輸入電壓范圍和電流零點(diǎn)均可單獨(dú)調(diào)節(jié)，二者互不影響。(2) 輸出電流形式有三種：4mA~20mA、0~20mA和12mA177。3mV。具有以下性能特點(diǎn)：(1) 內(nèi)含可編程輸入放大器、U/I轉(zhuǎn)換器和多路輸出式基準(zhǔn)電壓源。其管腳圖如圖34所示。圖中ADC592和電阻R8來(lái)提供E1，其極性為上端正，下端負(fù)，并且 (7)圖33 溫度檢測(cè)及信號(hào)處理電路傳感器檢測(cè)到的溫度，存在線(xiàn)性誤差，要進(jìn)行校正，作為對(duì)誤差的修正補(bǔ)充，保證系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)的溫度與設(shè)定溫度值一致。由ADC592構(gòu)成的熱電偶冷端補(bǔ)償電路如下圖33所示。(3) 輸出阻抗高，互換性強(qiáng)。在常溫測(cè)量領(lǐng)域可替代電熱調(diào)節(jié)器、電阻式溫度傳感器、PN結(jié)等傳統(tǒng)溫度傳感器。?C。測(cè)量范圍是25?C~+105?C。在單電源供電的情況下，測(cè)量精度最高可達(dá)177。AD592是由美國(guó)模擬器件公司(ADI)推出的一種電流輸出式模擬集成溫度傳感器。圖32 89c52管腳圖 溫度檢測(cè)電路熱電偶溫度傳感器可用于從室溫到1000oC以上范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，測(cè)量范圍廣，精度高。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其P0口作數(shù)據(jù)線(xiàn)；P1口與報(bào)警電路和數(shù)據(jù)采集電路相連；P2口用作地址線(xiàn)；P3口用作讀、寫(xiě)控制和中斷控制以及多路開(kāi)關(guān)的控制。它采用了CMOS工藝和AIMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS51相兼容，片內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)編程或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來(lái)編程。本系統(tǒng)選用單片機(jī)AT89C52為主機(jī)。圖31 硬件電路結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路：首先由熱電偶采集燒結(jié)爐的溫度值，通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)選擇一個(gè)通道，由A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109將模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量。3 硬件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)硬件電路是以AT89C52單片機(jī)為核心的單片機(jī)控制系統(tǒng)，并配有多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、溫度檢測(cè)、信號(hào)放大、功率放大及執(zhí)行電路、顯示、報(bào)警電路等部分構(gòu)成。(3)依掘某一準(zhǔn)則(如重心法)進(jìn)行模糊評(píng)判，得出控制量或控制增量，然后進(jìn)行反模糊化完成由模糊量到精確量的轉(zhuǎn)化，施于被控制對(duì)象。普通模糊控制器的設(shè)計(jì)一般分為三步：(1)選取適當(dāng)?shù)恼Z(yǔ)言變量，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的偏差e及偏差變化率如將精確量轉(zhuǎn)化為以隸屬度函數(shù)表示的模糊量E及EC。大量的工程實(shí)踐表明，模糊控制主要適用于那些由于非線(xiàn)性和其它建模復(fù)雜性引起的結(jié)構(gòu)或參數(shù)未建模的系統(tǒng)的控制。模糊控制(FC)吸取了人的思維具有模糊性的特點(diǎn)，以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)，從行為上模擬人的近似推理和決策過(guò)程。為了解決這一問(wèn)題，可以使用模糊控制的智能控制方法改進(jìn)常規(guī)PID控制方法。而且，純滯后占整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程的時(shí)間越長(zhǎng)，難控的程度越大。如此，嚴(yán)重影響了控制系統(tǒng)的性能，使得控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性交差、超調(diào)量大、調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)。滯后過(guò)程的主要控制困難是不能及時(shí)得到控制作用的反饋信息。在這種情況下，以往的控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)定值如此頻繁變化的場(chǎng)合就顯得調(diào)整周期過(guò)長(zhǎng)，而且當(dāng)設(shè)定值迅速變化時(shí)，在PID算式中會(huì)引起控制輸出變量過(guò)大增長(zhǎng)，對(duì)系統(tǒng)造成沖擊，影響窯爐系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。對(duì)于熔化部溫度控制來(lái)說(shuō)，由于測(cè)溫電偶與燃燒噴槍噴火口在同一截面上，測(cè)溫點(diǎn)與燃燒火頭的距離很近，因此通道燃料的改變能迅速引起測(cè)溫點(diǎn)的溫度變化，使得通道溫度對(duì)象慣性較小，幾乎沒(méi)有滯后，用單回路控制系統(tǒng)即可。這種傳熱方式與玻璃也的吸熱性關(guān)系極大。而直接的熱輻射只能透過(guò)很薄的一層玻璃液。得到的玻璃液獲取的凈輻射熱（）為 (6)式中：——窯壁對(duì)玻璃液的角度系數(shù)，=；——玻璃液表面積；——窯內(nèi)表面積。玻璃液獲取的能量Q為： (5)而Q輻比較復(fù)雜，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，我們規(guī)定和實(shí)際情況較為接近的假設(shè)條件，以便分析。 冷卻部溫度的理論數(shù)學(xué)模型在冷卻部窯內(nèi)的傳熱中(假設(shè)為加熱)，熱源是火焰或高溫氣流，受熱體式已具有一定溫度的玻璃液。一個(gè)燒嘴連同其相應(yīng)的測(cè)溫點(diǎn)可看成是一個(gè)單輸入單輸出子系統(tǒng)。、隨窯爐溫度升高而減小，瓦隨窯爐溫度升高而增大。在窯爐的整個(gè)溫度范圍內(nèi)，對(duì)象的增益、容積滯后時(shí)問(wèn)和純滯后時(shí)間都是窯爐溫度和負(fù)載的非線(xiàn)性函數(shù)。根據(jù)以上分析可知，爐溫問(wèn)題是比較復(fù)雜的。實(shí)際上，控制熔窯負(fù)荷、溫度、壓力在某一設(shè)定值不變時(shí)，最終需要的是一定的熱量。從正平衡熱效率公式可見(jiàn)：當(dāng)分子分母都不變時(shí)，熱效率也不變。上述分析說(shuō)明，玻璃窯爐的動(dòng)態(tài)特性比較復(fù)雜，用先進(jìn)的控制策略來(lái)對(duì)窯爐進(jìn)行控制顯然是必要的。根據(jù)以上分析，可以認(rèn)為加熱爐是一種具有大容積滯后和大純滯后的對(duì)象。由于爐體設(shè)計(jì)上的這些特點(diǎn)，造成爐子升、降溫速度上的巨大差異，升溫時(shí)響應(yīng)快，而降溫時(shí)響應(yīng)慢。這是絕大多數(shù)窯爐的共性。對(duì)于常規(guī)儀表，大范圍地改變溫度要靠手動(dòng)，僅當(dāng)溫度接近給定值時(shí)方可投入自動(dòng)。從傳熱原理可知，這些參數(shù)也與負(fù)荷變化有關(guān)。故純滯后時(shí)間隨溫度升高而減小。隨著溫度的升高，輻射傳熱的比例增大，輻射具有穿透性，使傳熱路徑縮短。純滯后產(chǎn)生的根源也要從整個(gè)鍘量系統(tǒng)來(lái)考慮，并且與溫度的高低有關(guān)。對(duì)于玻璃窯爐來(lái)說(shuō)，爐體的容量、結(jié)構(gòu)、檢測(cè)元件及其安放位置等都影響著滯后的大小。傳熱有導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射三種形式。窯爐溫度的變化與爐內(nèi)總發(fā)熱量和總散熱量以及負(fù)荷情況有關(guān)。近年來(lái)，隨著智能控制的迅速發(fā)展，對(duì)模型的依賴(lài)性相對(duì)降低，但對(duì)過(guò)程模型的屬性進(jìn)行研究仍有必要。用一個(gè)或兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)來(lái)表示： (1)事實(shí)上，窯爐溫度問(wèn)題是相當(dāng)復(fù)雜而又難以用數(shù)學(xué)公式精確描述的問(wèn)題。和許多在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中大量使用的電加熱爐、燃液和燃?xì)獾募訜釥t一樣，由于傳熱問(wèn)題的復(fù)雜性，玻璃窯爐的動(dòng)態(tài)特性也具有大滯后、非線(xiàn)性、時(shí)變性和不對(duì)稱(chēng)性等特點(diǎn)。熱對(duì)流是由于玻璃液內(nèi)存在的溫度差引起的。圖 21 玻璃窯爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 玻璃窯爐的動(dòng)態(tài)特性在玻璃窯內(nèi)玻璃液沿著一定的軌跡和速度進(jìn)行著復(fù)雜的流動(dòng)，按照流動(dòng)的不同原因，分為生產(chǎn)流和熱對(duì)流。玻璃窯爐的爐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖21所示。廢氣可以在蓄熱室將助燃空氣和燃?xì)忸A(yù)熱，保證燃燒火焰達(dá)到所需高溫。從玻璃熔窯排出的煙氣溫度都很高，一般都在1500176。燃料在熔化池上部的燃燒室內(nèi)燃燒，并通過(guò)噴嘴形式，以一定方向和速度噴入窯內(nèi)繼續(xù)燃燒，這時(shí)需要提供助燃空氣。成型部就構(gòu)成生產(chǎn)玻璃產(chǎn)品的車(chē)間，已不再細(xì)表。傳統(tǒng)的冷卻部著有冷卻左右故得其名。玻璃窯爐的溫度系統(tǒng)主要由熔化部、冷卻部和成型部組成。它們是由排煙機(jī)，煙囪，鼓風(fēng)機(jī)及各種煙道、管道組成的。燃燒設(shè)備包括燃燒室和燒嘴，燃料(重油或天然氣)在這些燃燒設(shè)備中燃燒，燃燒產(chǎn)物進(jìn)入隧道，將熱能傳遞給制品。為避免熱量損失，隧道窯前端設(shè)置兩個(gè)窯門(mén)即外窯門(mén)和內(nèi)窯門(mén)。從冷卻帶鼓入大量的冷空氣，這些冷空氣在將制品冷卻的同時(shí)本身被預(yù)熱。(1)隧道窯溶化部結(jié)構(gòu)隧道窯的中間燒成區(qū)域，窯墻上安裝多個(gè)有高溫?zé)?，窯車(chē)上的制品在這里進(jìn)行充分的焙燒，燒嘴的數(shù)量多少主要根據(jù)燒成制品的種類(lèi)以及制品所需的焙燒時(shí)間的多少來(lái)決定。預(yù)熱帶內(nèi)窯墻上設(shè)有廢氣孔，窯墻內(nèi)中空，置有排煙管道。整個(gè)隧道窯沿窯車(chē)的行進(jìn)方向分為預(yù)熱、燒成、冷卻三個(gè)帶。窯體是由窯墻、窯頂和窯車(chē)襯磚等耐火材料砌成的一條長(zhǎng)的隧道。由于玻璃熔窯是一個(gè)非線(xiàn)性的滯后系統(tǒng)，因此控制精度差，能源消耗量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，產(chǎn)品質(zhì)量差且效益較低，因此根據(jù)玻璃熔窯的特點(diǎn)采取相應(yīng)的自動(dòng)控制方案，提高控制精度很有必要。計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論特別是智能控制理論的發(fā)展，為改善窯爐這類(lèi)大慣性、大滯后變參數(shù)系統(tǒng)的控制提供了可能。如單純的PID控制對(duì)滯后較大的窯爐控制效果不好，難以適應(yīng)對(duì)象參數(shù)的變化，且存在快速性與超調(diào)量之間的矛盾。而且窯爐在運(yùn)行過(guò)程中還可能受到多種擾動(dòng)因素如煤氣壓力波動(dòng)、進(jìn)料質(zhì)量波動(dòng)、窯爐保溫性能變化、工作環(huán)境溫度變化等的影響。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)多用于燃料源受頻繁擾動(dòng)的玻璃窯爐，該系統(tǒng)由主回路和副回路組成，主回路根據(jù)實(shí)際值與給定值的偏差由PID調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)燃料流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，副回路根據(jù)燃料流量實(shí)際值與主回路溫度調(diào)節(jié)器輸出的燃料流量的偏差對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以避免擾動(dòng)對(duì)燃料流量的影響。 玻璃窯溫度控制的發(fā)展?fàn)顩r從玻璃窯爐溫度控制的有關(guān)文獻(xiàn)來(lái)看，目前在玻璃生產(chǎn)中，窯爐溫度控制已普遍采用了計(jì)算機(jī)控制，但最常用的控制方法仍是普通PID控制，包括單回路、串級(jí)回路和分程控制等都是由PID作為基本的控制算法。玻璃液的分隔裝置有淺層分隔和深層分隔兩種。但完全分隔開(kāi)后，冷卻部可能需要另外加設(shè)加熱系統(tǒng)以調(diào)節(jié)溫度制度。氣體分隔裝置有完全分隔和部分分隔兩種。玻璃的熔化及冷卻對(duì)熔窯熱工制度提出了各自不同的要求，為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)的溫度互不干擾，消除耦合，減少溶化部高溫氣體對(duì)冷卻部的影響，保證各自獨(dú)立的工作制度，需要在上部空間交界處設(shè)置分隔裝置。玻璃池窯沿窯長(zhǎng)方向按照玻璃液的熔化過(guò)程可相應(yīng)分為溶化部冷卻部，成型部三部分。池窯是最常用的玻璃熔窯，由于配合料在這種槽型池內(nèi)被熔化成玻璃液，故名玻璃熔窯；按照廢氣余熱回收設(shè)備的形式，可分為蓄熱式與換熱式窯兩種。 1 玻璃隧道窯的發(fā)展?fàn)顩r 玻璃窯的分類(lèi)及構(gòu)成玻璃窯有許多窯型結(jié)構(gòu)，適用于各種不同品種玻璃制品的生產(chǎn)要求。目前，國(guó)內(nèi)外隧道窯的控制大都采用人工調(diào)節(jié)方式，因?yàn)椴捎米詣?dòng)控制，一是要建立爐窯的數(shù)學(xué)模型，用多變量控制技術(shù)進(jìn)行控制，但其數(shù)學(xué)模型過(guò)于復(fù)雜，而控制精度卻不理想；二是采用分散控制器(PID)來(lái)調(diào)節(jié)，用工程方法整定控制器參數(shù)，但在實(shí)用中變量之間的耦合使得參數(shù)整定過(guò)于復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化時(shí)參數(shù)需要重新調(diào)整。每個(gè)燒嘴附近裝有熱電偶，以檢測(cè)該點(diǎn)的溫度。故玻璃窯爐溫度系統(tǒng)是一個(gè)大慣性、大滯后并具有非線(xiàn)性特征的變參數(shù)系統(tǒng),難以建立精確的數(shù)型,而且窯爐在運(yùn)行過(guò)程中要受到多種擾動(dòng)因素影響。本文