كيفية تحسين أنظمة التحكم في درجة حرارة العداء الساخن لتقليل التقلبات الدورية

تتمثل الطريقة الأساسية لتحسين أنظمة التحكم في درجة حرارة المجرى الساخن لتقليل التقلبات الدورية في إنشاء نظام مستقر وسريع الاستجابة - للتحكم في درجة الحرارة عن طريق ضبط معلمات PID بدقة، وتوحيد تركيب المستشعر، وتوزيع عناصر التسخين بالتساوي، وتنفيذ -تحكم في ردود الفعل الحلقية المغلقة. ومن بين هذه التدابير، استخدام طريقة Ziegler-Nichols لضبط PID، والتأكد من أن المزدوجات الحرارية قريبة من جدار العداء (أقل من أو يساوي 10 مم)، وترتيب عناصر التسخين بشكل متماثل على كلا الجانبين هي إجراءات رئيسية لتحسين استقرار النظام.

مطابقة معلمات I.PID: من "التذبذب" إلى "الاستقرار الثابت"

السبب الجذري الأكثر شيوعًا للتقلبات الدورية هو عدم تطابق التحكم PID، والذي يتجلى في تذبذبات متكررة في درجة الحرارة حول نقطة الضبط. هدف التحسين هو ضمان استجابة النظام بسرعة دون تجاوز الحد الأقصى وعدم وجود خطأ ثابت في الحالة-.

1. ضبط المعلمة باستخدام طريقة زيغلر-نيكولز التناسبية الحرجة

خطوات:

تعطيل مصطلحات I وD (Ki=0، Kd=0)، وتمكين التحكم P فقط؛

قم بزيادة Kp تدريجيًا حتى يُظهر النظام تذبذبًا ثابتًا في الاتساع- (على سبيل المثال، التذبذب الحرج)، وتسجيل الكسب الحرج Ku وفترة التذبذب Pu عند هذه النقطة؛

حساب معلمات PID باستخدام الصيغ التجريبية:

ك=0.6 × كو

كي=كيلو بايت / (0.5 × بو)

دينار كويتي=كيلو بايت × 0.125 × بو

المزايا: مناسب لأنظمة التحكم في درجة الحرارة ذات التباطؤ الكبير، والحصول بسرعة على معلمات مستقرة.

2. تقديم آلية مكافحة-Windup

عندما تستمر الأخطاء لفترة طويلة، يتراكم المصطلح المتكامل بشكل مستمر، مما يؤدي إلى تجاوز شديد. الحل هو الحد من سعة الخرج مع تجميع التكامل فقط عندما لا يكون الخرج مشبعًا.

3. التحكم PID المجزأ

المراحل المختلفة (التدفئة، متساوي الحرارة، التبريد) لها خصائص ديناميكية مختلفة، مما يجعل من الصعب النظر في جميع الجوانب باستخدام معلمة واحدة. توصية: استخدم قيمة Kp أكبر أثناء مرحلة التسخين لتسريع الاستجابة؛ قم بالتبديل إلى قيمة Kp أصغر + قيمة Ti أطول أثناء المرحلة الحرارية لتجنب التذبذب.

ثانيا. تركيب المستشعر: ضمان استشعار درجة الحرارة بشكل أكثر دقة وفي الوقت المناسب

يمكن أن يؤدي التثبيت غير الصحيح للمستشعر إلى تأخر الاستجابة، مما يتسبب في سوء تقدير نظام التحكم لحالة درجة الحرارة، مما يؤدي إلى تعديلات متكررة وتقلبات دورية.

1. تأكد من الاتصال الوثيق بين المزدوجة الحرارية وجدار قناة التدفق. استخدم الشحم الحراري أو اللحام لإصلاح المستشعر، مما يزيل فجوات الهواء ويحسن كفاءة نقل الحرارة.

يجب أن تكون نقطة استشعار درجة الحرارة أقل من أو تساوي 10 مم من جدار قناة التدفق وتقع في وسط منطقة مستقلة للتحكم في درجة الحرارة.

2. تجنب التركيب في مناطق الاضطراب الحراري.

قياس درجة حرارة السائل: بالقرب من منطقة التحريك، وتجنب المناطق الميتة؛

قياس درجة حرارة الغاز: ضعه في منطقة ثابتة لتدفق الهواء، بعيداً عن مصادر التدفئة أو قنوات التبريد.

3. استخدم قياس درجة الحرارة-بنقاط متعددة والتحكم في الحالة المتوسطة أو الأسوأ-. ترتيب أجهزة استشعار متعددة في المناطق الحرجة؛ يمكن أن يؤدي حساب المتوسط ​​إلى تقليل الضوضاء، بينما يوفر استخدام قيمة الحالة-الأسوأ حماية أمنية.

ثالثا. توزيع عناصر التسخين: من "السخونة المحلية" إلى "المعادلة العالمية"

يعد التسخين غير المتساوي سببًا مهمًا لتقلبات مجال درجة الحرارة، خاصة في أنظمة الفوهات المتعددة-. يمكن أن يؤدي التسخين الأحادي الجانب بسهولة إلى تشوه الإجهاد الحراري وعدم توازن الحشو.

1. ترتيب ملف التسخين بشكل متماثل على كلا الجانبين

قم بتوزيع عناصر التسخين بالتساوي على كلا الجانبين عند تقاطع المجاري الرئيسية والمجاري الفرعية وبالقرب من البوابة لتجنب ارتفاع درجة الحرارة من جانب واحد.

يوصى باستخدام السخانات الحلقية أو الفوهات الساخنة داخليًا لتحسين توحيد درجة الحرارة الشعاعية.

2. إدارة منطقة التحكم في درجة الحرارة المستقلة

يجب أن تحتوي كل فوهة أو كل مجموعة من الفوهات على منطقة مستقلة للتحكم في درجة الحرارة لتجنب حدوث "ضرر من جانب واحد- يؤثر على الجميع."

يجب أن تدعم وحدة التحكم إخراج القنوات المتعددة{{0}، مما يتيح التحكم المستقل في معرف PID لكل قناة.

3. تحسين مطابقة قوة التسخين وسرعة الاستجابة

يمكن أن تتسبب طاقة التسخين المفرطة مع التأخر في التجاوز بسهولة؛ يؤدي عدم كفاية الطاقة إلى استجابة بطيئة.

توصية: قم بتقدير الطاقة المطلوبة بناءً على كتلة العداء الساخن والسعة الحرارية الخاصة بالمادة، ومطابقة فترة استجابة PID وفقًا لذلك.

رابعا. النظام-توصيات تحسين المستوى

نصائح للممارسات الهندسية: بالنسبة للقوالب ذات المتطلبات العالية-، يوصى بنشر نظام الحصول على بيانات متعدد-القنوات أثناء مرحلة التشكيل التجريبي لتسجيل منحنيات درجة الحرارة والضغط وإخراج PID في نفس الوقت، واستخدام تحويل فورييه لتحديد التردد السائد وتحديد موقع مصدر التقلبات بدقة.