CN113157044A - 钕铁硼真空冶炼功率调节方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钕铁硼真空冶炼功率调节方法、装置、系统和存储介质，涉及钕铁硼稀土真空冶炼技术领域。其中方法包括：采集中频电源输出的实时功率值；对实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；输出目标功率值。上述方法可以使目标功率值与实时功率值保持一致，从而提高了功率调节的一致性，同时，该方法省去了反复模拟输出百分比的繁琐操作，提高了工作效率，此外，该方法还可以使功率调节的步进条段采用渐变的方式平稳的升高或者下降，因而不会对中频电源IGBT造成冲击，延长了中频电源的使用寿命。

Description

钕铁硼真空冶炼功率调节方法、装置、系统和存储介质

技术领域

本发明涉及钕铁硼稀土真空冶炼技术领域，尤其是涉及一种钕铁硼真空冶炼功率调节方法、装置、系统、存储介质及计算机设备。

背景技术

钕磁铁，又称为钕铁硼磁铁(NdFeB magnet)，是指由钕、铁、硼(Nd2Fe14B)形成的四方晶系晶体。钕铁硼合金具有优异的磁性能，可广泛应用于电子、电力机械、医疗器械、玩具、包装、五金机械、航天航空等各个领域中。钕铁硼分为烧结钕铁硼和粘接钕铁硼，烧结钕铁硼的生产工艺步骤依次为：1.熔炼、2.氢破、3.压型、4.烧结、5.充磁。其中，熔炼的工艺过程是一般通过真空感应铸片炉(即“SC炉”，以下均简称为“SC炉”)在真空或惰性保护气体环境下对钕铁硼合金料进行熔化、精炼、浇铸、速凝的生产薄带合金的过程，在熔炼的过程中如何准确的调节中频电源的输出功率大小是钕铁硼合金真空冶炼的核心技术之一。

现有技术中调节中频电源输出功率大小的方案主要是通过中央处理器根据功率曲线中设定的时间与功率的对应关系，通过模拟量输出装置输出4-20mA的模拟电流信号，并以固定限幅(如：在合金烘料的第一个300秒时将功率调节为50千瓦，在合金烘料的第二个300秒时将功率调节为100千瓦)和非闭环的模式将模拟信号输出到中频感应电源中，以此来调节功率的大小。但是，现有技术中调节功率方法仍然存在很多不足：

其一，当坩埚处于冷态加热和热态加热这两种状态时，相同的模拟量信号输出的功率值往往误差较大，这会导致功率调节的一致性无法得到满足。

其二，虽然理论上模拟输出信号和功率输出值呈线性关系，但因中频感应电源的工作原理以及合金料的特性，当合金料处于固态和液态时，想要达到目标功率值，往往不能单纯的靠理论去计算输出限幅的百分比，而只能依靠经验不停的去摸索目标功率值的输出百分比，一旦更改功率曲线目标值，还要反复摸索，导致操作上很繁琐。

其三，在现有技术中，无论是熔炼生产功率曲线还是熔炼浇铸功率曲线，功率调节的步进条段均是突变的方式，在钕铁硼合金料熔化成为钢水后，功率突变往往会造成坩埚内部钢液液面的不稳，钢液在坩埚容器内部会有晃动，尤其在浇铸过程中钢液晃动往往会造成浇铸钢液流量不稳定，影响SC炉恒定流量浇铸的优势特性，并且功率大幅度突变往往会对中频电源的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)造成冲击，从而影响中频电源的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种钕铁硼真空冶炼功率调节方法、装置、系统、存储介质及计算机设备，主要目的在于解决现有技术中钕铁硼真空冶炼工艺中功率调节一致性差、功率调节操作繁琐和中频电源使用寿命短的技术问题。

根据本发明的第一个方面，提供了一种钕铁硼真空冶炼功率调节方法，该方法包括：

采集中频电源输出的实时功率值；

对实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；

输出目标功率值。

可选的，预设功率曲线包括熔炼生产功率曲线和熔炼浇铸功率曲线，其中，熔炼生产功率曲线为功率与时间的函数，熔炼浇铸功率曲线为功率与坩埚倾翻角度的函数。

可选的，对实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值，包括：在合金烘料环节、停烘充氩环节、合金熔化环节和钢液精炼环节，对实时功率值和熔炼生产功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；在钢液浇铸环节，对实时功率值和熔炼浇铸功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值。

可选的，对实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值，包括：在合金烘料环节、合金熔化环节和钢液精炼环节，对实时功率值和熔炼生产功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；在当前时刻到达熔炼生产功率曲线对应的停烘充氩的开始时刻，将目标功率值降至底功率后发送停烘充氩开始指令，在熔炼室内的真空压力值达到预设压力值时，发送停烘充氩结束指令；在钢液浇铸环节，对实时功率值和熔炼浇铸功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值。

可选的，采集中频电源输出的实时功率值之前，该方法还包括：设置不完全微分PID参数，其中，不完全微分PID参数包括比例常数P、积分常数I和微分常数D；不完全微分PID参数还包括不完全微分PID的上下限值、使用的环路数量、一次扫描中执行的环路数量、运算公式的动作方向、采样周期、过滤器系数、微分增益中的一个或多个参数。

根据本发明的第二个方面，提供了一种钕铁硼真空冶炼功率调节装置，该装置包括：

实时功率采集模块，用于采集中频电源输出的实时功率值；

不完全微分控制模块，用于对实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；

目标功率输出模块，用于输出目标功率值。

根据本发明的第三个方面，提供了一种钕铁硼真空冶炼功率调节系统，该系统包括模拟量输入装置、中央处理器、模拟量输出装置、中频电源和感应线圈，中央处理器分别与模拟量输入装置和模拟量输出装置相连，中频电源分别与模拟量输入装置、模拟量输出装置和感应线圈相连，其中，

模拟量输入装置，用于采集中频电源输出的第一模拟量信号，并将第一模拟量信号转换为实时功率值；

中央处理器，用于接收实时功率值，并对实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值并输出；

模拟量输出装置，用于将目标功率值转换为第二模拟量信号；

中频电源，用于接收第二模拟量信号，并根据第二模拟量信号确定功率输出值，并将功率输出值对应的电流信号输出至感应线圈。

可选的，该系统还包括真空压力传感器，真空压力传感器与中央处理器相连，用于检测熔炼室内的真空压力值。

根据本发明的第四个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述钕铁硼真空冶炼功率调节方法。

根据本发明的第五个方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述钕铁硼真空冶炼功率调节方法。

本发明提供的一种钕铁硼真空冶炼功率调节方法、装置、系统、存储介质及计算机设备，基于不完全微分PID闭环控制功率输出，利用实时功率值跟踪目标功率值，可以使目标功率值与实时功率值保持一致，从而提高了功率调节的一致性，同时也省去了反复模拟输出百分比的繁琐操作，提高了工作效率，此外，本发明基于不完全微分PID闭环控制功率输出，可以使功率调节的步进条段采用渐变的方式平稳的升高或者下降，因此，在钢液精炼和钢液浇铸的工艺环节中，坩埚内部的钢水液面平稳，钢液恒流量浇铸能够得到保障，不会对中频电源IGBT造成冲击，从而延长了中频电源的使用寿命。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种钕铁硼合金真空冶炼的工艺流程示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种钕铁硼真空冶炼功率调节方法的流程示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种钕铁硼合金料的配方图；

图4示出了现有技术中提供的一种熔炼生产功率曲线示意图；

图5示出了现有技术中提供的一种熔炼浇铸功率曲线示意图；

图6示出了本发明实施例提供的一种熔炼生产功率曲线示意图；

图7示出了本发明实施例提供的一种熔炼浇铸功率曲线示意图；

图8示出了本发明实施例提供的一种钕铁硼真空冶炼功率调节装置的结构示意图；

图9示出了本发明实施例提供的一种钕铁硼真空冶炼功率调节系统的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在具体说明钕铁硼真空冶炼功率调节方法的各实施例之前，首先对SC炉在真空或惰性保护气体环境下对钕铁硼合金料进行熔炼的具体工艺流程做简单说明，如图1所示，钕铁硼真空冶炼的生产工艺流程包括以下步骤：

步骤101、合金烘料。

具体的，合金烘料是指在SC炉熔炼室处于真空状态下(熔炼室的真空度≤10Pa)时，对装在预制氧化铝坩埚内部的钕铁硼合金料进行小功率输出以达到预热、除气和除湿目的的工序。

步骤102、停烘充氩。

具体的，停烘充氩是指预热结束后在功率输出为底功率的情况下，在SC炉熔炼室内部导入惰性气体，如导入氩气。其中，导入惰性气体时的压力值约为27±1KPa左右，导入惰性气体的目的是防止钕铁硼合金料熔化时的真空放电以及钢液飞溅。

步骤103、合金熔化。

具体的，合金熔化是指对钕铁硼合金料进行大功率输出加热，从而将固态合金金属熔化成液态熔融钢液直到氧化铝坩埚容器表面形成熔池。

步骤104、钢液精炼。

具体的，钢液精炼是指坩埚内部钢液形成熔池后，对没有熔化完全的金属进行进一步熔化，直至合金料全部熔化完并达到工艺要求的浇铸温度范围。

步骤105、钢液测温。

具体的，钢液测温是指通过接触式测温的方法对钢液精炼结束后的熔融钢液进行测温以判断合金钢液是否达到浇铸的温度范围，如温度没有达到浇铸的温度范围就进行补温，如温度过高则进行降温，如温度刚好达到浇铸的温度范围则执行下一步工艺。

步骤106、钢液浇铸。

具体的，钢液浇铸是指测温结束后通过倾翻坩埚对熔融钢液进行铸造的工序。

在上述钕铁硼真空冶炼生产工艺流程的各步骤中，步骤101至步骤104的功率调节过程可以抽象为一条“熔炼生产功率曲线”，步骤105不参与曲线控制，步骤106的功率调节过程可以抽象为一条“熔炼浇铸功率曲线”，两条曲线均为功率与其他变量的函数，其中，其他变量可以为时间等参数，当其他变量为时间时，两条功率曲线展示的是与各时间点与设定功率值之间的对应关系，按照两条功率曲线中与各时间点对应的设定功率值进行功率调节，即可完成钕铁硼合金的真空冶炼。在一个实施例中，如图2所示，提供了一种钕铁硼真空冶炼功率调节方法，以该方法应用于中央处理器(如：PLC控制器等)为例进行说明，包括以下步骤：

201、采集中频电源输出的实时功率值。

202、对实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值。

203、输出目标功率值。

其中，中频电源是一种静止变频装置，它可以将三相工频电源变换成单相电源，主要应用于各种金属的熔炼、保温和烧结等工艺中；不完全微分PID控制调节是指在微分项的输入中加入一个一次延迟过滤器的PID控制算法。

具体的，中央处理器可以通过模拟量输入装置(如：模数转换电路)按照一定的采样周期(如：20ms)采集中频电源输出的实时功率值，然后对各采样时刻采集到的实时功率值和预设功率曲线(如：熔炼生产功率曲线和熔炼浇铸功率曲线)上各时间点对应的设定功率值进行差值运算，继而对二者的差值进行不完全微分PID控制调节，从而得到各采样时刻的目标功率值，最后将目标功率值通过模拟量输出装置(如：数模转换电路)输出至中频电源中，使中频电源按照目标功率值输出实时功率值，并被中央处理器采集到，如此不断循环往复，最终达到功率调节的目的。

在本实施例中，通过在标准PID算法的微分环节中加入一个一次延迟过滤器，可以使响应曲线比标准PID的响应曲线的微分项更为平缓，因此，利用不完全微分PID算法得到目标功率值，可以有效的改善功率误差扰动突变和中频电磁感应引起的高频干扰对系统的影响，从而改善系统的动态特性，使功率调节闭环可以顺利进行。进一步的，由于不完全微分PID算法的响应曲线较为平缓，也可以使功率曲线以渐变的方式稳定的升高或者稳定的下降，使中频电源不会在钢液精炼环节和钢液浇铸环节因功率变化量较大而造成冲击，从而延长了中频电源的使用寿命。此外，本实施例利用实时功率值不断追踪目标功率值，形成一个控制闭环，可以保证目标功率值与下一采样周期采集到的实时功率值保持一致，从而提高了功率调节的一致性，省去了反复模拟输出百分比的过程，提高了工作效率。

本实施例提供的钕铁硼真空冶炼功率调节方法，基于不完全微分PID闭环控制功率输出，利用实时功率值跟踪目标功率值，可以使目标功率值与实时功率值保持一致，提高了功率调节的一致性，同时也省去了反复模拟输出百分比的固有限幅输出方式的繁琐操作，提高了工作效率，此外，本发明基于不完全微分PID闭环控制功率输出，可以使功率调节的步进条段采用渐变的方式平稳的升高或者下降，因此，在钢液精炼和钢液浇铸的工艺环节中，坩埚内部的钢水液面平稳，钢液恒流量浇铸能够得到保障，不会对中频电源IGBT造成冲击，从而延长了中频电源的使用寿命。

在一个可选的实施例中，步骤202中的预设功率曲线可以包括熔炼生产功率曲线和熔炼浇铸功率曲线，在本实施例中，熔炼生产功率曲线是功率与时间的函数，熔炼浇铸功率曲线是功率与坩埚倾翻角度的函数。在现有技术中，熔炼浇铸功率曲线是功率与时间的函数，一旦钢液浇铸功率曲线的时间因为工艺要求有变化，熔炼浇铸功率曲线的功率也要做相应变化，从而导致操作上很繁琐。而本实施例提供的熔炼浇铸功率曲线是功率与坩埚倾翻角度的函数，坩埚倾翻的角度一般在0°-90°之间，且每次自动倾翻浇铸时坩埚倾翻角度都是在0°-90°之间变化，因此，即便熔炼浇铸功率曲线的时间因为工艺要求有变化，熔炼浇铸功率曲线的功率也不需要做相应变化，从而节省了操作工序，提高了工作效率。可以理解的是，在本发明的其他可选的实施例中，熔炼浇铸功率曲线也可以是功率与时间的函数，这不会影响本发明中其他实施例的正常实施。

在一个可选的实施例中，步骤202可以通过以下方式实现：在图1所示的合金烘料环节101、停烘充氩环节102、合金熔化环节103和钢液精炼环节104，对采集到的实时功率值和熔炼生产功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；在钢液浇铸环节106，对实时功率值和熔炼浇铸功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值。在本实施例中，通过在功率调节的过程中不断利用采集到的实时功率值与功率曲线中的设定功率值进行比较，可以得到各个时间点或各个坩埚倾翻角度下准确的目标功率值，此外，通过在不同的工艺阶段使用不同的功率曲线进行不完全微分PID控制调节，可以使钕铁硼真空冶炼生产工艺流程能够顺利完成。

在一个可选的实施例中，步骤202还可以通过以下方式实现：在图1所示的合金烘料环节101、合金熔化环节103、钢液精炼环节104和钢液浇铸环节106，功率调节方式与上一实施例相同，在此不再赘述。在停烘充氩环节102，在当前时刻到达熔炼生产功率曲线对应的停烘充氩的开始时刻，将目标功率值降至底功率(即：最低功率)后发送停烘充氩开始指令，电子阀门在接收到停烘充氩开始指令后，打开充氩阀门，并启动真空压力传感器检测熔炼室内的真空压力值，在熔炼室内的真空压力值达到预设压力值时，发送停烘充氩结束指令，电子阀门在接收到停烘充氩开始指令后，关闭充氩阀门，并开始执行下一环节的功率调节流程。

在现有技术中，停烘充氩阶段的工艺时间一般设置为固定的时间长度(如设置为150秒或180秒)，一旦导氩管路压力由于客观原因导致过低，在固定的时间长度内可能无法完成充氩，而没有完成充氩就执行下一步合金熔化工艺，会导致功率瞬间升高，根据中频电源的工作原理以及特性(SC炉熔炼室导氩时，功率输出的功率应归为零)，很可能引起中频电源的“直流过电流报警”，从而影响生产并损坏设备。此外，如果停烘充氩阶段的工艺时间设置的过长，也会浪费生产的时间，降低生产效率。而本实施例通过发送控制指令的方式代替传统的功率和时间的函数，能够以最准确、最短的时间将停烘充氩工艺执行完毕，使得工艺时间得到有效控制。可以理解的是，在本发明的其他可选的实施例中，停烘充氩工艺也可以采用设置固定时长的方式进行控制，这不会影响本发明其他实施例的正常实施。

在一个可选的实施例中，在步骤201之前，钕铁硼真空冶炼功率调节方法还可以包括以下步骤：设置不完全微分PID参数，其中，不完全微分PID参数包括比例常数P、积分常数I和微分常数D，此外，上述不完全微分PID参数还可以包括不完全微分PID的上下限值、使用的环路数量、一次扫描中执行的环路数量、运算公式的动作方向、采样周期、过滤器系数、微分增益等参数中的一个或多个参数。本实施例通过预先设置不完全微分PID参数，可以使钕铁硼真空冶炼功率调节方法能够持续稳定运行。

下面以一个具体的示例说明本申请提供的钕铁硼真空冶炼功率调节方法与现有技术中提供的固定限幅和非闭环的功率调节方法之间的区别。

在本示例中，现有技术的工艺流程为：中央处理器CPU执行内部编程的固有的熔炼生产功率曲线或固有的熔炼浇铸功率曲线命令，来控制模拟量输出装置(即：D/A模块，以下简称D/A模块)按照一定的时间长度输出一定大小的模拟量信号，D/A模块在接收到中央处理器CPU发出的命令后，输出4-20mA的模拟量信号至中频电源，其中，中频电源的功率输出大小与D/A模块输出的模拟量信号的小小成线性关系，中频电源在接收到D/A模块输出的模拟量信号之后，根据模拟量信号的大小改变功率输出的大小，并根据生产工艺的具体要求确定功率输出值，最后将该功率值对应的电流输入到感应线圈中，使感应线圈在电流的作用下产生磁场，根据电磁感应的原理，坩埚内部的钕铁硼合金料会产生涡流，涡流流动产生热量，从而将钕铁硼合金料熔化掉。可以理解的是，由于中频电源的功率输出大小与D/A模块输出的模拟量信号的小小成线性关系，且中频电源的功率输出范围为0-650kW，功率输出范围对应的模拟信号范围为4-20mA，因此，当D/A模块输出下限的模拟信号为4mA时，中频电源的输出功率为0kW；当D/A模块输出上限的模拟信号为20mA时，中频电源的输出功率为650kW。

在本示例中，本申请提供的一个实施例的工艺流程为：数字量输出模块(即：A/D模块，以下简称A/D模块)将4-20mA的模拟量信号转换为实时功率信号后发送至中央处理器，中央处理器在接收到实时功率信号之后，根据实时功率信号和功率曲线中的设定功率值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值，然后控制D/A模块将目标功率值转换为4-20mA的模拟量信号输出至中频电源，中频电源在接收到D/A模块输出的模拟量信号之后，根据模拟量信号的大小改变功率输出的大小，并根据生产工艺的具体要求确定功率输出值，继而将功率值对应的电流输入到感应线圈中，使感应线圈在电流的作用下产生磁场，根据电磁感应的原理，坩埚内部的钕铁硼合金料会产生涡流，涡流流动产生热量，从而将钕铁硼合金料熔化掉，最后，A/D模块重新采集中频电源输出的实时功率值并输出至中央处理器中，使得功率调节闭环得以顺利进行。

在本示例中，钕铁硼合金料配方如图3所示，假设当前所用的SC炉坩埚内装配方料重量为800kg，当分别采用现有技术提供的功率调节方法和本申请各实施例提供的功率调节方法进行功率调节时，均按照纯铁、硼铁、锆、钴、铜、铝、镨钕、镓的顺序依次将钕铁硼合金料装入到熔炼坩埚内部，并对SC炉熔炼室抽真空后按照图1的工艺步骤依次执行。如图4至图7所示，两种方法在熔炼过程中设定的熔炼生产功率曲线和熔炼浇铸功率曲线具有明显不同，其中，图4和图5分别为现有技术提供的功率调节方法在熔炼过程中设定的熔炼生产功率曲线和熔炼浇铸功率曲线，图6和图7分别为本申请各实施例提供的功率调节方法在熔炼过程中设定的熔炼生产功率曲线和熔炼浇铸功率曲线。

如图4和图6所示，本申请实施例提供的钕铁硼合金料的功率调节方法在熔炼过程中设置的熔炼生产功率曲线采用了“渐变”式的功率调节方式来代替现有技术中“突变”式功率调节方式，其功率值的变化更为平缓。并且，在进行停烘充氩工艺操作时，采用接收CPU指令信号的方式代替现有技术中利用时间长度进行控制的方式，也使得停烘充氩工艺的执行时间更加合理。如图5和图7所示，本申请实施例提供的钕铁硼合金料的功率调节方法在熔炼过程中设置的熔炼浇铸功率曲线也采用了“渐变”式功率调节方式来代替现有技术中“突变”式功率调节方式，其功率值的变化更为平缓。并且，本申请实施例提供的熔炼浇铸功率曲线用功率与坩埚倾翻角度的函数代替现有技术中功率与时间的函数，使得熔炼浇铸功率曲线的时间产生变化时，熔炼浇铸功率曲线的功率也无需做相应变化，从而节省了操作工序，提高了工作效率。

进一步的，作为上述各实施例所述方法的具体实现，本实施例提供了一种钕铁硼真空冶炼功率调节装置，如图8所示，该装置包括：实时功率采集模块31、不完全微分控制模块32和目标功率输出模块33。

实时功率采集模块31，可用于采集中频电源输出的实时功率值；

不完全微分控制模块32，可用于对实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；

目标功率输出模块33，可用于输出目标功率值。

在具体的应用场景中，所述预设功率曲线包括熔炼生产功率曲线和熔炼浇铸功率曲线，其中，熔炼生产功率曲线为功率与时间的函数，熔炼浇铸功率曲线为功率与坩埚倾翻角度的函数。

在具体的应用场景中，所述不完全微分控制模块32，具体可用于在合金烘料环节、停烘充氩环节、合金熔化环节和钢液精炼环节，对实时功率值和熔炼生产功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；在钢液浇铸环节，对实时功率值和熔炼浇铸功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值。

在具体的应用场景中，所述不完全微分控制模块32，具体可用于在合金烘料环节、合金熔化环节和钢液精炼环节，对实时功率值和熔炼生产功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；在当前时刻到达熔炼生产功率曲线对应的停烘充氩的开始时刻，将目标功率值降至底功率后发送停烘充氩开始指令，在熔炼室内的真空压力值达到预设压力值时，发送停烘充氩结束指令；在钢液浇铸环节，对实时功率值和熔炼浇铸功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值。

在具体的应用场景中，如图8所示，本装置还包括控制参数设置模块34，所述控制参数设置模块34可用于设置不完全微分PID参数，其中，不完全微分PID参数包括比例常数P、积分常数I和微分常数D；此外，不完全微分PID参数还可包括不完全微分PID的上下限值、使用的环路数量、一次扫描中执行的环路数量、运算公式的动作方向、采样周期、过滤器系数、微分增益中的一个或多个参数。

需要说明的是，本实施例提供的一种钕铁硼真空冶炼功率调节装置所涉及各功能单元的其它相应描述，可以参考上述各实施例中的对应描述，在此不再赘述。

进一步的，作为上述各实施例所述方法的具体实现，本实施例还提供了一种钕铁硼真空冶炼功率调节系统，如图9所示，该系统包括模拟量输入装置41、中央处理器42、模拟量输出装置43、中频电源44和感应线圈45，中央处理器42分别与模拟量输入装置41和模拟量输出装置43相连，中频电源44分别与模拟量输入装置41、模拟量输出装置43和感应线圈45相连，其中，

模拟量输入装置41，可用于采集中频电源44输出的第一模拟量信号，并将第一模拟量信号转换为实时功率值；

中央处理器42，可用于接收实时功率值，并对实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值并输出；

模拟量输出装置43，可用于将目标功率值转换为第二模拟量信号；

中频电源44，可用于接收第二模拟量信号，并根据第二模拟量信号确定功率输出值，并将功率输出值对应的电流信号输出至感应线圈45。

可选的，该系统还包括真空压力传感器，真空压力传感器与中央处理器42相连，用于检测熔炼室内的真空压力值。

需要说明的是，本实施例提供的一种钕铁硼真空冶炼功率调节系统所涉及各功能单元的其它相应描述，可以参考上述各实施例中的对应描述，在此不再赘述。

基于上述上述各实施例所述的方法，相应的，本实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述上述各实施例所述的钕铁硼真空冶炼功率调节方法。

基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该待识别软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。

基于上述上述各实施例所述的方法，以及图8和图9所示的钕铁硼真空冶炼功率调节装置和系统实施例，为了实现上述目的，本实施例还提供了一种钕铁硼真空冶炼功率调节的实体设备，具体可以为个人计算机、服务器、智能手机、平板电脑、智能手表、或者其它网络设备等，该实体设备包括存储介质和处理器；存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以实现上述上述各实施例所述的方法。

可选的，该实体设备还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频(RadioFrequency，RF)电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)等。

本领域技术人员可以理解，本实施例提供的一种钕铁硼真空冶炼功率调节的实体设备结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

存储介质中还可以包括操作系统、网络通信模块。操作系统是管理上述实体设备硬件和待识别软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它待识别软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信，以及与信息处理实体设备中其它硬件和软件之间通信。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。通过应用本申请的技术方案，首先采集中频电源输出的实时功率值，然后对实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值，最后输出目标功率值。与现有技术相比，上述方法可以使目标功率值与实时功率值保持一致，从而提高了功率调节的一致性，同时，该方法省去了反复模拟输出百分比的繁琐操作，提高了工作效率，此外，该方法还可以使功率调节的步进条段采用渐变的方式平稳的升高或者下降，因而不会对中频电源IGBT造成冲击，延长了中频电源的使用寿命。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种钕铁硼真空冶炼功率调节方法，其特征在于，所述方法包括：

采集中频电源输出的实时功率值；

对所述实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；

输出所述目标功率值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设功率曲线包括熔炼生产功率曲线和熔炼浇铸功率曲线，其中，所述熔炼生产功率曲线为功率与时间的函数，所述熔炼浇铸功率曲线为功率与坩埚倾翻角度的函数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值，包括：

在合金烘料环节、停烘充氩环节、合金熔化环节和钢液精炼环节，对所述实时功率值和所述熔炼生产功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到所述目标功率值；

在钢液浇铸环节，对所述实时功率值和所述熔炼浇铸功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到所述目标功率值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值，包括：

在合金烘料环节、合金熔化环节和钢液精炼环节，对所述实时功率值和所述熔炼生产功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到所述目标功率值；

在当前时刻到达所述熔炼生产功率曲线对应的停烘充氩的开始时刻，将所述目标功率值降至底功率后发送停烘充氩开始指令，在所述熔炼室内的真空压力值达到预设压力值时，发送停烘充氩结束指令；

在钢液浇铸环节，对所述实时功率值和所述熔炼浇铸功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到所述目标功率值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集中频电源输出的实时功率值之前，所述方法还包括：

设置不完全微分PID参数，其中，所述不完全微分PID参数包括比例常数P、积分常数I和微分常数D；

所述不完全微分PID参数还包括不完全微分PID的上下限值、使用的环路数量、一次扫描中执行的环路数量、运算公式的动作方向、采样周期、过滤器系数、微分增益中的一个或多个参数。

6.一种钕铁硼真空冶炼功率调节装置，其特征在于，所述装置包括：

实时功率采集模块，用于采集中频电源输出的实时功率值；

不完全微分控制模块，用于对所述实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值；

目标功率输出模块，用于输出所述目标功率值。

7.一种钕铁硼真空冶炼功率调节系统，其特征在于，所述系统包括模拟量输入装置、中央处理器、模拟量输出装置、中频电源和感应线圈，所述中央处理器分别与所述模拟量输入装置和所述模拟量输出装置相连，所述中频电源分别与所述模拟量输入装置、所述模拟量输出装置和所述感应线圈相连，其中，

所述模拟量输入装置，用于采集中频电源输出的第一模拟量信号，并将所述第一模拟量信号转换为实时功率值；

所述中央处理器，用于接收所述实时功率值，并对所述实时功率值和预设功率曲线对应的设定功率值之间的偏差值进行不完全微分PID控制调节，得到目标功率值并输出；

所述模拟量输出装置，用于将所述目标功率值转换为第二模拟量信号；

所述中频电源，用于接收所述第二模拟量信号，并根据所述第二模拟量信号确定功率输出值，并将所述功率输出值对应的电流信号输出至感应线圈。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括真空压力传感器，所述真空压力传感器与所述中央处理器相连，用于检测熔炼室内的真空压力值。

9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

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