老化室熱平衡計(jì)算

 老化室內(nèi)溫度升高所需的熱量*加熱器提供，加熱器采用不銹鋼鎧裝結(jié)構(gòu)，加熱器之間采用銅排連接，固定牢*，外面用鍍鋅鐵網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。

 不考慮熱量散失的理想條件下，老化室達(dá)到設(shè)定老化溫度所需的熱量：q=(c1m1+c2m2)×(t1-t0)

 c1為老化室內(nèi)空氣的比熱容（約1.005kj·kg-1·k-1，不同溫度下略有不同）；

 c2為被老化的產(chǎn)品的平均比熱容（kj·kg-1·k-1）；

 m1為老化室內(nèi)空氣的質(zhì)量（kg）；

 m2為被老化的產(chǎn)品的質(zhì)量（kg）；

 t1為設(shè)定的老化溫度（℃）；

 t0為老化室的初始環(huán)境溫度（℃）；

 實(shí)際情況下，密封和絕熱不可能是理想狀態(tài)，所以，熱量損失是不可避免的。根據(jù)空氣和巖棉在初始溫度及設(shè)定溫度下的不同熱導(dǎo)率μ（w·m-1·k-1），根據(jù)老化室的結(jié)構(gòu)及房間六個(gè)面的面積計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的絕熱系數(shù)ξ（㎡·k·w-1）,然后計(jì)算出一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定溫度整個(gè)系統(tǒng)實(shí)際所需的熱量，這樣就可計(jì)算出加熱器總的理論功率p。最后，根據(jù)系統(tǒng)冗余系數(shù)η算出加熱器總的實(shí)際功率pt。在定制加熱器時(shí)，要考慮各個(gè)加熱器的電壓等級(jí)和接法，是三角形接法，或是星形接法，或者是星形三角形混合接法。加熱器外穿不銹鋼散熱片，便于散熱，防止加熱器燒紅。

 3 溫度控制系統(tǒng)

 此控制系統(tǒng)采用pid控制儀進(jìn)行溫度控制，當(dāng)通過(guò)溫度傳感器采集的被老化的電子產(chǎn)品的溫度偏離所希望的給定值時(shí)，pid控制儀根據(jù)反饋的偏差進(jìn)行比例（p）、積分（i）、微分（d）運(yùn)算，輸出一個(gè)適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（加熱器），促使測(cè)量值恢復(fù)到給定值，達(dá)到自動(dòng)控制溫度的目的。

 3.1 控制數(shù)學(xué)模型

 控制對(duì)象是一個(gè)具有滯后環(huán)節(jié)的一階系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用閉環(huán)延時(shí)輸出的pid調(diào)節(jié)方式。pid控制技術(shù)比較成熟，靈活可*。

 連續(xù)調(diào)節(jié)的pid微分方程為

 u=kp(e+ )+u0

 對(duì)于微機(jī)控制而言，要使離散的控制形式逼近于連續(xù)的控制形式，采樣周期必須取得足夠短，這樣，可將描述系統(tǒng)調(diào)節(jié)規(guī)律的微分方程改變?yōu)椴罘址匠?，便于編程，?shí)現(xiàn)模擬控制的數(shù)字化。

 pid差分方程為

 un= [en+ ·t+ ( )]+u0

 un為第n次的輸出量

 u0為初始的輸出量

 en為傳感器第n次的采集所得的偏差量

 en-1為傳感器第n-1次的采集所得的偏差量

 為比例系數(shù)

 為積分時(shí)間

 為微分時(shí)間 

 3.2控制器參數(shù)的調(diào)節(jié)

 比例運(yùn)算是指輸出控制量與輸入量的一階差商關(guān)系。儀表比例系數(shù) 設(shè)定值越大（比例帶δ越?。?，控制的靈敏度越低，設(shè)定值越小，控制的靈敏度越高。增大比例系數(shù)有利于減小靜差，加速系統(tǒng)的響應(yīng)，但比例系數(shù)過(guò)大會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生大的超調(diào)，甚至產(chǎn)生震蕩，使穩(wěn)定性變差。 積分運(yùn)算的目的是消除靜差。只要偏差存在，積分作用將控制量向使偏差消除的方向移動(dòng)。積分時(shí)間是表示積分作用強(qiáng)度的單位。增大積分時(shí)間對(duì)減小超調(diào)，減小震蕩有利，使系統(tǒng)趨向穩(wěn)定，但系統(tǒng)的靜差的消除隨之減慢。儀表設(shè)定的積分時(shí)間越短，積分作用越強(qiáng)。比例作用和積分作用是對(duì)控制結(jié)果的修正動(dòng)作，響應(yīng)較慢。微分作用是為了消除其缺點(diǎn)而補(bǔ)充的。微分作用根據(jù)偏差產(chǎn)生的速度對(duì)輸出量進(jìn)行修正，使控制過(guò)程盡快恢復(fù)到原來(lái)的控制狀態(tài)，微分時(shí)間是表示微分作用強(qiáng)度的單位，儀表設(shè)定的微分時(shí)間越長(zhǎng)，則以微分作用進(jìn)行的修正越強(qiáng)，有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)，減小超調(diào)，增加穩(wěn)定性，但降低了系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力，使系統(tǒng)對(duì)干擾過(guò)于敏感。在實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中幾個(gè)方面都要兼顧，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，使控制器處于狀態(tài)。

 3.2 溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

 　　溫度控制系統(tǒng)主要由pid控制儀（我公司生產(chǎn)的wp-s805型）、可控硅、可控硅觸發(fā)器、溫度傳感器、加熱器、控制回路等組成，如圖3所示。

 

 

 

 由溫度傳感器采集老化室內(nèi)的溫度，然后把它傳給控制儀，控制儀把它與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算，根據(jù)偏差值輸出控制量來(lái)調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo)通角的變化的，也就是控制負(fù)載電流的變化，從而以閉環(huán)的控制形式達(dá)到自動(dòng)控溫的目的。 另外，本控制儀還設(shè)置了溫度上限跳閘保護(hù)，這樣，當(dāng)pid控制儀失靈時(shí)，可以起到雙重保護(hù)作用?？刂苾x通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊接口與遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)相連，后臺(tái)計(jì)算機(jī)可調(diào)用控制儀的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，可進(jìn)行控制儀內(nèi)部數(shù)據(jù)的設(shè)定，并可打印實(shí)時(shí)溫度曲線。

 4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性均滿足使用的要求，溫度控制精度在正負(fù)1度之內(nèi)