【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及智能控制技術，尤其涉及模具鋼真空退火智能控制方法及系統。
技術介紹
1、模具鋼是制造精密模具的重要材料，其性能直接影響模具的質量和使用壽命。為了獲得優異的綜合性能，模具鋼通常需要經過真空退火處理。真空退火是一種在真空環境下進行的熱處理工藝，通過控制加熱溫度、保溫時間和冷卻速率等參數，可以有效消除模具鋼內部的殘余應力，穩定其尺寸，提高材料的塑性和韌性，改善切削加工性能。
2、傳統的真空退火控制主要依賴于操作人員的經驗和技巧，存在以下問題：
3、控制精度不高：人工控制難以實現對溫度、時間等參數的精確調節，容易導致退火質量的波動和不穩定。
4、能耗較高：非最優的控制策略可能導致加熱時間過長、溫度過高，造成不必要的能源浪費。
5、勞動強度大：操作人員需要長時間監視退火過程，并根據經驗進行手動調整，工作強度大，易產生疲勞和失誤。
6、缺乏智能化：傳統控制方式難以適應不同鋼種、不同規格工件的退火要求，缺乏靈活性和自適應性。
技術實現思路
1、本專利技術實施例提供模具鋼真空退火智能控制方法及系統，能夠解決現有技術中的問題。
2、本專利技術實施例的第一方面，提供模具鋼真空退火智能控制方法，包括：
3、將目標模具鋼和所述目標模具鋼所在的爐體內部劃分為若干個有限元單元，利用射線追蹤算法，計算爐體內部各有限元單元之間的輻射換熱系數矩陣；根據預設的輻射擴散系數和所述目標模具鋼中有限元單元中任一點的溫度，結合輻
4、將所述輻射換熱系數矩陣以及所述輻射強度進行迭代耦合，通過插值計算得到所述目標模具鋼內部的三維瞬態溫度場分布；
5、根據所述三維瞬態溫度場分布和目標溫度設定值，計算得到溫度偏差；以所述溫度偏差為輸入，通過預設的模糊控制規則庫進行模糊推理，得到自適應調整后的pid控制器參數；將所述自適應調整后的pid控制器參數代入pid控制算法，計算得到復合控制器的控制輸出，并將所述控制輸出作用于目標模具鋼真空退火爐的加熱器，實現對退火溫度的控制。
6、可選地，根據預設的輻射擴散系數和所述目標模具鋼中有限元單元中任一點的溫度，結合輻射模型和輻射邊界條件確定輻射強度包括：
7、；
8、其中，表示擴散系數，κ表示吸收系數，σ表示stefan-boltzmann常數， t表示材料溫度， g表示輻射強度；
9、輻射邊界條件包括：
10、；
11、ε表示材料表面的發射率， tw表示所述目標模具鋼中有限元單元邊界處的材料溫度， gw表示所述目標模具鋼中有限元單元邊界處的輻射強度， n表示有限元單元的數量。
12、可選地，所述方法還包括根據射線追蹤算法計算輻射換熱系數：
13、在目標模具鋼所在的爐體內部隨機發射光線，每條光線的起點、方向和能量根據所述目標模具鋼中有限元單元中任一點的溫度和發射率隨機生成；
14、對于每條光線，利用光線與有限元單元的交點計算光線的入射角和反射角，并根據有限元單元的材料屬性計算光線的吸收率和反射率；
15、跟蹤光線在爐體內部的傳播路徑，直到光線被完全吸收或者逃逸出爐體；
16、統計每個有限元單元吸收的光線能量，計算有限元單元之間的輻射換熱系數矩陣。
17、在一種可選的實施方式中，
18、計算輻射換熱系數矩陣包括：
19、；
20、其中，表示模具鋼所在的爐體內部第 i個有限元單元到第 j個有限元單元的輻射換熱系數， n表示光線數量， θik、 θjk分別表示第 k條光線與第 i個和第 j個有限元單元的法向量的夾角， rijk表示第 k條光線在第 i個和第 j個有限元單元的距離， vk表示第 k條光線的反射率， δk表示第 k條光線的吸收率。
21、可選地，以所述溫度偏差為輸入，通過預設的模糊控制規則庫進行模糊推理，得到自適應調整后的pid控制器參數包括：
22、將所述溫度偏差通過可變寬度的三角形函數進行模糊化處理，得到溫度模糊值；
23、通過預設的模糊控制規則庫，通過mamdani推理法確定所述溫度模糊值與所述模糊控制規則庫中各個模糊規則的規則匹配度，并且為所述規則匹配度分配對應的匹配權重，對模糊規則進行加權聚合得到推理結果；
24、引入自適應縮放因子，通過最大隸屬度法對所述推理結果進行反模糊化處理，得到自適應調整后的pid控制器參數。
25、可選地，將所述溫度偏差通過可變寬度的三角形函數進行模糊化處理，得到溫度模糊值之前，所述方法還包括構建可變寬度的三角形函數：
26、通過模糊均值聚類算法對預先獲取的溫度偏差的歷史數據進行聚類，得到多個聚類中心；
27、分別按照如下公式計算每個聚類中心的左側寬度和右側寬度：
28、；
29、；
30、其中，表示左側寬度，表示右側寬度， vc表示第 c個聚類中心， xh表示第 h個歷史數據，表示第 h個歷史數據對第 c個聚類中心的隸屬度， b表示模糊化參數；
31、根據每個聚類中心、左側寬度和右側寬度，按照如下公式構建可變寬度的三角形函數：
32、；
33、其中， μc (xh )表示三角形函數的值。
34、可選地，將所述自適應調整后的pid控制器參數代入pid控制算法，計算得到復合控制器的控制輸出之前，所述方法還包括對所述復合控制器的控制器參數進行優化：
35、通過粒子群優化算法對復合控制器的控制器參數進行優化；
36、將自適應調整后的pid控制器參數作為粒子的位置，定義粒子的速度，隨機初始化一組粒子的位置和速度，形成初始粒子群；本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.模具鋼真空退火智能控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據預設的輻射擴散系數和所述目標模具鋼中有限元單元中任一點的溫度，結合輻射模型和輻射邊界條件確定輻射強度包括：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據射線追蹤算法計算輻射換熱系數矩陣：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，計算輻射換熱系數矩陣包括：
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，以所述溫度偏差為輸入，通過預設的模糊控制規則庫進行模糊推理，得到自適應調整后的PID控制器參數包括：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，將所述溫度偏差通過可變寬度的三角形函數進行模糊化處理，得到溫度模糊值之前，所述方法還包括構建可變寬度的三角形函數：
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述自適應調整后的PID控制器參數代入PID控制算法，計算得到復合控制器的控制輸出之前，所述方法還包括對所述復合控制器的控制器參數進行優化：
8.模具鋼真空退火智能控制系統，用于實現前述權利要
9.一種電子設備，其特征在于，包括：
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序指令，其特征在于，所述計算機程序指令被處理器執行時實現權利要求1至7中任意一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.模具鋼真空退火智能控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據預設的輻射擴散系數和所述目標模具鋼中有限元單元中任一點的溫度，結合輻射模型和輻射邊界條件確定輻射強度包括：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據射線追蹤算法計算輻射換熱系數矩陣：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，計算輻射換熱系數矩陣包括：
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，以所述溫度偏差為輸入，通過預設的模糊控制規則庫進行模糊推理，得到自適應調整后的pid控制器參數包括：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，將所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：戴元國，
申請(專利權)人：寧波興波機械有限公司，
類型：發明
國別省市：
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