[发明专利]一种基于闭环控制加热导体胚料的方法和设备

权利要求书

1.一种基于闭环控制加热导体胚料的方法，应用于高温超导直流感应加热系统中，其特征在于，所述加热系统中设置有多组一一对应的磁场适配调节单元和磁场适配单元，所述方法包括：

步骤S1，根据所述导体胚料的目标轴向温度分布确定所述磁场适配调节单元中的伺服电机的控制指令集合；

所述步骤S1，具体为：

根据所述目标轴向温度分布和预设对应关系确定目标轴向磁场分布，所述预设对应关系为在所述导体胚料上呈现均匀温度分布时，均匀温度与匀强磁场的对应关系；

根据所述目标轴向磁场分布和当前轴向磁场分布确定权函数，其中，所述当前轴向磁场分布按所述权函数加权叠加后等于所述目标轴向磁场分布；

基于所述权函数和预设映射关系表确定所述磁场适配单元的调节量集合，所述预设映射关系表是根据所述权函数的分量与所述调节量的映射关系建立的；

根据所述调节量集合确定所述伺服电机的控制指令集合；

步骤S2，基于所述控制指令集合依次控制所述伺服电机进行转动，以使所述磁场适配单元达到与所述目标轴向温度分布对应的位置分布；

所述步骤S2，具体为：

步骤a，根据待调节磁场适配单元对所述伺服电机进行选址；

步骤b，基于所述选址的结果确定待控制伺服电机；

步骤c，从所述控制指令集合中选取与所述待控制伺服电机对应的控制指令，所述控制指令中包括转动方向和转动角度；

步骤d，基于所述控制指令驱动所述待控制伺服电机按所述转动方向和所述转动角度进行转动，以使所述待调节磁场适配单元移动到对应位置；

步骤e，依次选定其他磁场适配单元作为所述待调节磁场适配单元，执行所述步骤a-d，以使所述磁场适配单元达到所述位置分布；

其中，所述步骤d，具体为：

基于所述控制指令驱动所述待控制伺服电机上的齿轮按所述转动方向和所述转动角度进行转动；

基于所述齿轮的转动带动与所述齿轮啮合的链条和与所述链条相连的曳引绳发生水平位移；

基于所述水平位移使经滑轮与所述曳引绳连接的所述待调节磁场适配单元产生垂直方向上的第一位移，以及使经所述齿轮与所述链条连接的对重产生垂直方向上的第二位移，所述第一位移和所述第二位移的距离相等且方向相反；

基于所述第一位移和所述第二位移使所述待调节磁场适配单元移动到所述对应位置；

步骤S3，获取所述导体胚料在所述位置分布下加热后的测量轴向温度分布；

所述步骤S3，具体为：

基于温度传感器集合获取多个原始温度数据；

根据预设多项式拟合阶数对多个所述原始温度数据进行归一化拟合；

基于所述归一化拟合的结果确定所述测量轴向温度分布；

步骤S4，根据所述目标轴向温度分布和所述测量轴向温度分布进行闭环控制，以使所述测量轴向温度分布达到预设加热精度；

所述步骤S4，具体为：

根据所述目标轴向温度分布和所述测量轴向温度分布确定轴向温度误差分布；

当所述轴向温度误差分布中任一误差分量的绝对值大于所述预设加热精度时，基于所述温度误差分布确定所述目标轴向温度分布，执行所述步骤S1；

当所述轴向温度误差分布中每一误差分量的绝对值均小于所述预设加热精度时，结束所述闭环控制。

2.一种基于闭环控制加热导体胚料的设备，应用于高温超导直流感应加热系统中，其特征在于，所述加热系统中设置有多组一一对应的磁场适配调节单元和磁场适配单元，所述设备包括：

确定模块，用于根据所述导体胚料的目标轴向温度分布确定所述磁场适配调节单元中的伺服电机的控制指令集合；

所述确定模块，具体用于：

根据所述目标轴向温度分布和预设对应关系确定目标轴向磁场分布，所述预设对应关系为在所述导体胚料上呈现均匀温度分布时，均匀温度与匀强磁场的对应关系；

根据所述目标轴向磁场分布和当前轴向磁场分布确定权函数，其中，所述当前轴向磁场分布按所述权函数加权叠加后等于所述目标轴向磁场分布；

基于所述权函数和预设映射关系表确定所述磁场适配单元的调节量集合，所述预设映射关系表是根据所述权函数的分量与所述调节量的映射关系建立的；

根据所述调节量集合确定所述伺服电机的控制指令集合；

第一控制模块，用于基于所述控制指令集合依次控制所述伺服电机进行转动，以使所述磁场适配单元达到与所述目标轴向温度分布对应的位置分布；

所述第一控制模块，具体用于执行：

步骤a，根据待调节磁场适配单元对所述伺服电机进行选址；

步骤b，基于所述选址的结果确定待控制伺服电机；

步骤c，从所述控制指令集合中选取与所述待控制伺服电机对应的控制指令，所述控制指令中包括转动方向和转动角度；

步骤d，基于所述控制指令驱动所述待控制伺服电机按所述转动方向和所述转动角度进行转动，以使所述待调节磁场适配单元移动到对应位置；

步骤e，依次选定其他磁场适配单元作为所述待调节磁场适配单元，执行所述步骤a-d，以使所述磁场适配单元达到所述位置分布；

其中，所述步骤d,具体为:

基于所述控制指令驱动所述待控制伺服电机上的齿轮按所述转动方向和所述转动角度进行转动；

基于所述齿轮的转动带动与所述齿轮啮合的链条和与所述链条相连的曳引绳发生水平位移；

基于所述水平位移使经滑轮与所述曳引绳连接的所述待调节磁场适配单元产生垂直方向上的第一位移，以及使经所述齿轮与所述链条连接的对重产生垂直方向上的第二位移，所述第一位移和所述第二位移的距离相等且方向相反；

基于所述第一位移和所述第二位移使所述待调节磁场适配单元移动到所述对应位置；

获取模块，用于获取所述导体胚料在所述位置分布下加热后的测量轴向温度分布；

所述加热系统中还设置有温度传感器集合，所述获取模块，具体用于：

基于所述温度传感器集合获取多个原始温度数据；

根据预设多项式拟合阶数对多个所述原始温度数据进行归一化拟合；

基于所述归一化拟合的结果确定所述测量轴向温度分布；

第二控制模块，根据所述目标轴向温度分布和所述测量轴向温度分布进行闭环控制，以使所述测量轴向温度分布达到预设加热精度；

所述第二控制模块，具体用于：

根据所述目标轴向温度分布和所述测量轴向温度分布确定轴向温度误差分布；

当所述轴向温度误差分布中任一误差分量的绝对值大于所述预设加热精度时，基于所述温度误差分布确定所述目标轴向温度分布，并通知所述确定模块继续根据所述目标轴向温度分布确定所述控制指令集合；

当所述轴向温度误差分布中每一误差分量的绝对值均小于所述预设加热精度时,结束所述闭环控制。