多金属矿物的介电特性算法研究

获取介质的介电特性是微波加热应用中分析和设计的基础。在微波冶金中,矿物的介电特性直接关系到矿物加热速率和能量利用效率,以及新工艺的开发等关键问题。多金属矿物的宏观介电特性与各种颗粒的比例、成分、尺寸以及局部微结构有关,介电特性获取困难。本文提出了一种基于结构抽象化伪两相算法模型来计算多金属矿物的介电特性,以6种矿物单元组成的多金属矿物为研究对象,计算了矿物的介电常数和介电损耗。结果表明,其介电常数和介电损耗值与Maxwell-Garnett理论公式计算值相一致,证明了该算法模型能够逼近矿物的介电特性。多金属矿物的伪两相介电特性算法模型在微波冶金中具有潜在的应用价值。

微波加热固体颗粒类矿物的过程控制分析

通过微波加热钛精矿实验,结合实验数据,利用两点法得到微波加热钛精矿的数学模型。依据确立的系统模型,分别采用传统PID控制和大林算法两种控制策略进行温度控制,并利用MATLAB中的SIMULINK工具进行了大量仿真实验。仿真结果表明,在非线性、大时滞和参数时变的控制系统中,大林算法控制能获得较好的稳态精度和动态特性,使系统的适应能力增强。

微波加热钛精矿试验建模及温度控制器设计

微波加热物料是一个复杂的过程。在加热的过程中,物料温度会受到介质物理参量的温变等因素的影响。通过开展微波加热钛精矿试验,获取试验数据,并得到飞升曲线;结合CohnCoon公式和温控对象的特点,建立微波加热钛精矿的对象模型。在此模型的基础上,分别采用经典PID和Smith预估两种控制策略,对微波加热过程中的温度进行控制;利用Matlab环境下的Simulink工具,对两种控制过程进行仿真分析研究,并对其结果进行比较分析。分析结果表明,经典PID策略有明显局限。它对具有大时滞、非线性、时变性,以及不确定性等复杂性特征的系统(微波加热等)的控制效果不理想。而采用具有鲁棒性的Smith预估策略,能够极大程度地减小微波加热过程中的超调量,使控制性能得到提升。

基于一致性理论的多源微波加热温度均匀性优化

在使用多微波源阵列进行空间功率合成的微波应用装置时,如何协同多微波源馈入功率的状态信息以利用温度分布的自组织特性优化温度均匀性是研究的重点.为此,一方面,提出微波源构成智能体的必要要素,并构建技术方案.在此基础上,引入基于代数图论的二阶非全连接通信拓扑一致性算法协同多微波源的功率馈入状态信息,保证在利用自组织特性优化温度分布的过程中不会有新的热点产生;另一方面,使用有限元方法,构建解决整型变量和连续型变量混合优化的数值计算模型,开展优化温度场分布均匀性的有效计算.最后通过仿真实验验证微波源智能体化方案的有效性,数值计算结果表明:所提模型较通用加热模型在各水平和铅垂截面能够分别提升24.3%∼55.5%和20.4%∼82.9%的均匀性;同时能提升10.0%∼43.7%的热能转化效率.以上结果验证了所提基于一致性理论的多源微波加热温度均匀性优化方法是可行且高效的.

一种基于预测模型的微波加热过程温度控制策略

微波加热过程具有复杂时间空间特性,不易对加热过程中的物料温度进行精确控制,并且某些物料在微波加热过程中存在达到稳态温度所需时间长的问题.在此背景下,提出了一种适用于微波加热过程的基于多模型的模型预测控制策略.首先基于多个预设输入微波功率建立多个动态矩阵模型,然后根据实际输入微波功率和预设输入微波功率的偏差,通过加权操作获取适合实际输入微波功率的模型并针对此模型设计模型预测控制器进行动态控制.在此基础上,通过判断物料温度和设定温度的偏差来调整输入微波功率增量约束,使输入微波功率能快速变化,进而减少达到稳态温度所需时间.仿真结果表明,所提基于多模型的模型预测控制策略能够有效使微波加热过程中的温度跟踪设定温度,并且能够有效加快达到设定温度的速率,从而提高微波加热过程效率.