基于多率自適應(yīng)的微波加熱過程的溫度控制研究.pdf

1、與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波的體加熱方式具有綠色清潔、選擇性加熱、加熱速度快、加熱及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，且目前也已在工農(nóng)業(yè)以及醫(yī)療領(lǐng)域中取得了一定的應(yīng)用價(jià)值。然而，介電媒質(zhì)在微波作用下所存在的溫度分布不均、局部過熱等現(xiàn)象可能導(dǎo)致熱失控等安全問題。解決或改善這些問題的主要舉措是對受熱媒質(zhì)的溫度或溫升速率進(jìn)行有效控制。但是，這種使媒質(zhì)從內(nèi)部快速升溫的加熱方式，加上系統(tǒng)具有時(shí)變、外部擾動(dòng)以及內(nèi)部不確定性等特點(diǎn)，使得對受熱媒質(zhì)的溫度實(shí)施精確實(shí)時(shí)的控制存在一定

2、困難。因此，論文通過綜合分析微波加熱的原理、特點(diǎn)以及系統(tǒng)的基本組成，采用多率自適應(yīng)控制策略，分別對媒質(zhì)單點(diǎn)以及多點(diǎn)的溫度進(jìn)行跟蹤控制研究，以達(dá)到抑制熱失控和改善媒質(zhì)溫度分布不均的目標(biāo)。主要內(nèi)容如下：
　　①針對熱失控的問題，考慮到微波加熱過程中存在微波饋入功率速率快于溫度檢測周期的情況，提出采用SISO多率自適應(yīng)控制策略，通過快速準(zhǔn)確地控制微波功率，對媒質(zhì)多個(gè)溫度檢測點(diǎn)中的最高溫度進(jìn)行跟蹤控制，以此來達(dá)到抑制熱失控的效果。該控制策

3、略通過引入內(nèi)模濾波器，將跟蹤問題簡化為穩(wěn)定問題，利用自適應(yīng)輸出估計(jì)器對多率系統(tǒng)進(jìn)行辨識；考慮到系統(tǒng)的非對稱性飽和的輸入約束情況，對基于ASPR條件下的自適應(yīng)算法進(jìn)行改進(jìn)。最后，對該控制策略的有效性進(jìn)行仿真分析以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　②針對受熱媒質(zhì)溫度分布不均的問題，提出SIMO多率自適應(yīng)控制策略，通過對媒質(zhì)多點(diǎn)的溫度進(jìn)行有效控制，達(dá)到改善媒質(zhì)溫度均勻性的目的。該控制策略首先利用多率采樣及內(nèi)模濾波器，將SIMO系統(tǒng)的跟蹤控制問題轉(zhuǎn)化為輸