Параметрическая идентификация и оптимальное управление процессом индукционного нагрева

Рассматривается экспериментальная индукционная нагревательная установка для сквозного нагрева стальных цилиндрических деталей. Использование промышленной нагревательной системы предполагает наличие неполной информации об основных ее характеристиках ввиду сложного характера изменения некоторых параметров как от температуры окружающей среды, так и от температуры нагреваемой детали. К таким параметрам относятся коэффициенты конвективного и лучистого теплообмена с поверхности заготовки. На первом шаге необходимо установить значения неизвестных параметров, к которым относится и напряжение источника питания, после чего решить задачу оптимального управления. Задача идентификации указанных параметров решается с помощью альтернансного метода параметрической оптимизации систем с распределенными параметрами, с использованием экспериментальных данных, снятых с помощью термопар с натурной нагревательной установки. Полученные значения искомых параметров используются при постановке задачи оптимального по быстродействию управления с фазовым ограничением на максимальную температуру поверхности нагреваемого изделия на базе численной модели, построенной в программном пакете Altair FLUX. Сформулированная задача решается с помощью альтернансного метода. Полученное в результате решения поставленной задачи температурное поле имеет максимальное отклонение в $32 ^{\circ}$С от требуемой температуры $T^* = 1 200 ^{\circ}$С, что составляет менее $3 \%$ от заданного значения температуры и полностью удовлетворяет технологическим требованиям, предъявляемым к процессам сквозного индукционного нагрева перед последующими операциями пластической деформации. Максимальная температура при этом не превышает предельно допустимого значения $1 300 ^{\circ}$С в течение всего процесса нагрева.