超硬材料網

　　申請號：201610190271.7
　　申請人：桂林電子科技大學
　　發明人：何少佳 覃昱超 夏振 紀效禮 羅奕 劉華東

　　摘要：本發明公開了一種六面頂人造金剛石加熱調功系統及其控制方法，包括中央處理器、變壓器和連接于中央處理器的輸入端上的電壓測量模塊、電流測量模塊，中央處理器的控制端與變壓器主回路上的調壓裝置連接，變壓器副回路上連接有待加工的石墨，還包括PLC控制器，PLC控制器的輸入端與中央處理器的控制端連接、其輸出端與變壓器副回路上的控制開關連接。本發明通過采用中央處理器和PLC控制器來實現同時關閉變壓器的加熱主、副回路的目的，實現電路的雙重保護；本發明除了采用了PID控制器進行尋優整定外，還采用基于模糊RBF神經網絡模塊進行尋優計算，達到穩定調節加熱電功率的目的，并減小了系統的震蕩，增強了魯棒性，提高了系統的抗干擾能力。 　　主權利要求：1.六面頂人造金剛石加熱調功系統，包括中央處理器、變壓器和連接于中央處理器的輸入端上的電壓測量模塊、電流測量模塊，所述中央處理器的控制端與串接于變壓器主回路上的調壓裝置連接，變壓器副回路上連接有待加工的石墨，其特征在于：還包括PLC控制器，所述PLC控制器的輸入端與中央處理器的控制端連接，其輸出端與串接于變壓器副回路上的控制開關連接。
　　2.根據權利要求1所述的六面頂人造金剛石加熱調功系統，其特征在于：所述中央處理器包括均值濾波器、模糊RBF神經網絡模塊和連接有顯示器的PID控制器，均值濾波器的輸入端連接有放大電路、其輸出端與模糊RBF神經網絡模塊的輸入端連接，模糊RBF神經網絡模塊的輸出端與PID控制器的輸入端，PID控制器的輸出端經信號轉換電路后、與變壓器主回路上的調壓裝置連接。
　　3.根據權利要求2所述的六面頂人造金剛石加熱調功系統，其特征在于：在均值濾波器的輸出端與模糊RBF神經網絡模塊的輸入端之間連接 有一卡爾曼濾波器。
　　4.根據權利要求1所述的六面頂人造金剛石加熱調功系統，其特征在于：在中央處理器的輸入端上還連接有紅外傳感器和攝像頭。
　　5.根據權利要求1或4所述的六面頂人造金剛石加熱調功系統，其特征在于：在中央處理器的輸出端上還連接有存儲模塊和語音模塊。
　　6.根據權利要求1所述的六面頂人造金剛石加熱調功系統，其特征在于：所述控制開關為繼電器，用于控制變壓器副回路的通斷。
　　7.根據權利要求1所述的六面頂人造金剛石加熱調功系統，其特征在于：所述調壓裝置為可控硅，用于控制變壓器主回路的通斷以及調節變 壓器主回路加熱電壓的大小。
　　8.一種如權利要求1所述的六面頂人造金剛石加熱調功系統的控制方法，其特征在于：包括電路保護控制步驟和加熱調功步驟，其中所述電路保護控制包括以下步驟：1)系統參數初始化，并向存儲模塊中植入用以合成人造金剛石的加工工藝參數、并設定參考值，所述加工工藝包括加熱階段、保溫階段和冷卻階段，其中加熱階段采用慢升壓工藝；2)開始給石墨片加熱：通過電壓、電流測量模塊采集變壓器主回路上的電壓、電流瞬時值；然后發送至中央處理器，中央處理器經放大、濾波處理后再進行計算，得到加熱的電功率瞬時值；3)中央處理器將該電功率瞬時值與參考值進行比較，得到第一控制信號、并發送給變壓器主回路上的調壓裝置；中央處理器同時也將該電功率瞬時值發送給PLC控制器，PLC控制器將該電功率瞬時值與參考值進行比較，得到第二控制信號、并發送給變壓器副回路上的控制開關；所述加熱調功在執行電路保護控制的1)、2)步驟的基礎上，繼續執行以下步驟：Ⅰ)中央處理器內的模糊RBF神經網絡模塊對過濾處理后的電功率瞬時值進行尋優處理，整定出PID控制器中調節系數比例Kp、積分ki、微分kd，并反饋至PID控制器中，PID控制器將各調整系數顯示在顯示器上，同時PID控制器的輸出端經信號轉換電路后與串接于變壓器主回路上的調壓裝置連接，通過調節調壓裝置來控制變壓器主回路的電壓以達到調整金剛石合成加熱電功率的目的。
　　9.根據權利要求8所述的六面頂人造金剛石加熱調功系統的控制方法，其特征在于：所述電路保護控制的步驟2)中，所述濾波處理為在加熱階段采用均值濾波器進行濾波、而在保溫階段是在均值濾波處理后再采用卡爾曼濾波器進行濾波處理。
　　10.根據權利要求8所述的六面頂人造金剛石加熱調功系統的控制方法，其特征在于：所述加熱調功的步驟Ⅰ)中，所述尋優處理為模糊RBF神經網絡模塊在金剛石不同的溫控周期進行不斷學習整定，計算出當前的加熱電功率的平均有效值、并與設定參考值進行比較，獲得誤差值，最后進行網絡權值算法學習及不斷地更新、修正。