CN114035631B - 金属丝的加热电压的控制方法、控制装置、设备及介质 - Google Patents

金属丝的加热电压的控制方法、控制装置、设备及介质 Download PDF

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CN114035631B CN202111330455.6A CN202111330455A CN114035631B CN 114035631 B CN114035631 B CN 114035631B CN 202111330455 A CN202111330455 A CN 202111330455A CN 114035631 B CN114035631 B CN 114035631B
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Abstract

本申请提供了金属丝的加热电压的控制方法、控制装置、设备及介质，获取变频电机以额定转速驱动金属丝运动时金属丝的第一运动速度和初始运动速度、加热电路板在金属丝的初始运动速度下的初始加热电压以及加热电路板的额定输出电压；获取金属丝的第二运动速度，即金属丝的当前运动速度；基于金属丝的第一运动速度、第二运动速度、初始运动速度、加热电路板的初始加热电压和额定输出电压，确定加热电路板的目标加热电压；将加热电路板当前的实际加热电压调整至目标加热电压，以使加热电路板输出目标加热电压为金属丝加热。这样，不需测量金属丝温度就能通过金属丝的运动速度控制对金属丝进行加热的加热电压，使得金属丝被加热部位的温度保持稳定。

Description

金属丝的加热电压的控制方法、控制装置、设备及介质
技术领域
本申请涉及温度控制技术领域，尤其是涉及金属丝的加热电压的控制方法、控制装置、设备及介质。
背景技术
在金属丝运动加热的应用场合，加热装置与被加热金属丝是相对移动的，相对移动的速度变化会引起加热效果的变化，为了保持被加热金属丝加热温度的稳定，加热电压需要跟随金属丝的运动速度改变而改变。
现有的金属丝加热的控制方法需要温度传感器实时检测金属丝的温度信号，以构成闭环控制系统。但是目前常用的高温温度传感器是热电偶，其响应时间较长，无法满足运动加热的控制需求。而且在金属丝运动时，由于金属丝的运动速度快且直径小，难以对其温度进行准确而快速的测量。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供金属丝的加热电压的控制方法、控制装置、设备及介质，能够在难以对金属丝进行精确快速测温的情况下，通过金属丝的运动速度控制对金属丝进行加热的加热电压，使得加热电压可以自动跟随金属丝运动速度的变化而变化，进而，使得金属丝被加热部位的温度保持稳定。
本申请实施例提供了一种金属丝的加热电压的控制方法，所述控制方法包括：
(A)获取变频电机以额定转速驱动金属丝运动时所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的初始运动速度、加热电路板在所述金属丝的初始运动速度下的初始加热电压以及所述加热电路板的额定输出电压，其中，所述加热电路板用于为所述金属丝进行加热；
(B)获取所述金属丝的第二运动速度，其中，所述第二运动速度为所述金属丝的当前运动速度；
(C)基于所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的第二运动速度、所述金属丝的初始运动速度、所述加热电路板的初始加热电压和额定输出电压，确定所述加热电路板的目标加热电压；
(D)将所述加热电路板当前的实际加热电压调整至所述目标加热电压，以使所述加热电路板输出所述目标加热电压为所述金属丝加热。
进一步的，在步骤(C)中，当所述第二运动速度小于或者等于预定速度阈值时，通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
U＝K1×v (v≤vt)
其中，K1为第一比例系数；vt为所述预定速度阈值；v为所述第二运动速度；U为所述目标加热电压。
进一步的，通过以下等式确定所述第一比例系数：
Figure BDA0003348617240000021
其中，U0为所述初始加热电压；v0为所述初始运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
进一步的，在步骤(C)中，当所述第二运动速度小于或者等于预定速度阈值时，还通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
U＝K1×v2 (v≤vt)
其中，K1为第一比例系数；vt为所述预定速度阈值；v为所述第二运动速度；U为所述目标加热电压。
进一步的，通过以下等式确定所述第一比例系数：
Figure BDA0003348617240000031
其中，U0为所述初始加热电压；v0为所述初始运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
进一步的，在步骤(C)中，当所述第二运动速度大于预定速度阈值时，通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
Figure BDA0003348617240000032
其中，K2为第二比例系数；Ut为当所述第二运动速度等于预定速度阈值时所述加热电路板的目标加热电压。
进一步的，通过以下等式确定所述第二比例系数：
Figure BDA0003348617240000033
其中，Um为所述额定输出电压；vm为所述第一运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
本申请实施例还提供了一种金属丝的加热电压的控制装置，所述控制装置包括：
第一获取模块，用于获取变频电机以额定转速驱动金属丝运动时所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的初始运动速度、加热电路板在所述金属丝的初始运动速度下的初始加热电压以及所述加热电路板的额定输出电压，其中，所述加热电路板用于为所述金属丝进行加热；
第二获取模块，用于获取所述金属丝的第二运动速度，其中，所述第二运动速度为所述金属丝的当前运动速度；
确定模块，用于基于所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的第二运动速度、所述金属丝的初始运动速度、所述加热电路板的初始加热电压和额定输出电压，确定所述加热电路板的目标加热电压；
调整模块，用于将所述加热电路板当前的实际加热电压调整至所述目标加热电压，以使所述加热电路板输出所述目标加热电压为所述金属丝加热。
进一步的，当所述第二运动速度小于或者等于预定速度阈值时，所述确定模块用于通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
U＝K1×v (v≤vt)
其中，K1为第一比例系数；vt为所述预定速度阈值；v为所述第二运动速度；U为所述目标加热电压。
进一步的，所述确定模块用于通过以下等式确定所述第一比例系数：
Figure BDA0003348617240000041
其中，U0为所述初始加热电压；v0为所述初始运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
进一步的，当所述第二运动速度小于或者等于预定速度阈值时，所述确定模块用于通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
U＝K1×v2 (v≤vt)
其中，K1为第一比例系数；vt为所述预定速度阈值；v为所述第二运动速度；U为所述目标加热电压。
进一步的，所述确定模块用于通过以下等式确定所述第一比例系数：
Figure BDA0003348617240000051
其中，U0为所述初始加热电压；v0为所述初始运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
进一步的，当所述第二运动速度大于预定速度阈值时，所述确定模块用于通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
Figure BDA0003348617240000052
其中，K2为第二比例系数；Ut为当所述第二运动速度等于预定速度阈值时所述加热电路板的目标加热电压。
进一步的，所述确定模块用于通过以下等式确定所述第二比例系数：
Figure BDA0003348617240000053
其中，Um为所述额定输出电压；vm为所述第一运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的控制方法的步骤。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的控制方法的步骤。
本申请实施例提供的金属丝的加热电压的控制方法、控制装置、设备及介质，获取变频电机以额定转速驱动金属丝运动时所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的初始运动速度、加热电路板在所述金属丝的初始运动速度下的初始加热电压以及所述加热电路板的额定输出电压，其中，所述加热电路板用于为所述金属丝进行加热；获取所述金属丝的第二运动速度，其中，所述第二运动速度为所述金属丝的当前运动速度；基于所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的第二运动速度、所述金属丝的初始运动速度、所述加热电路板的初始加热电压和额定输出电压，确定所述加热电路板的目标加热电压；将所述加热电路板当前的实际加热电压调整至所述目标加热电压，以使所述加热电路板输出所述目标加热电压为所述金属丝加热。
这样，与现有技术中的利用温度传感器实时检测金属丝的温度信号，以构成闭环温度控制系统的温度控制方法相比，能够在难以对金属丝进行精确快速测温的情况下，通过金属丝的运动速度控制对金属丝进行加热的加热电压，使得加热电压可以自动跟随金属丝运动速度的变化而变化，进而，使得金属丝被加热部位的温度保持稳定。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例所提供的一种金属丝加热的场景示意图；
图2示出了本申请实施例所提供的一种金属丝的加热电压的控制方法的流程图；
图3示出了本申请实施例所提供的一种金属丝的加热电压的控制装置的结构示意图；
图4示出了本申请实施例所提供的一种电压自动跟随控制电路板的电路结构示意图；
图5示出了本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。
经研究发现，现有的加热温度的控制方法需要利用温度传感器实时检测温度信号，以构成闭环温度控制系统。而目前常用的高温温度传感器热电偶，响应时间较长，无法满足运动加热的控制需求。而且在金属丝运动时，由于金属丝的运动速度快且直径小，难以对其温度进行准确而快速的测量。
基于此，本申请实施例提供了一种金属丝的加热电压的控制方法，能够在难以对金属丝进行精确快速测温的情况下，通过金属丝的运动速度控制加热电路的加热电压，使得金属丝被加热部位的温度稳定。
首先，对本申请可适用的应用场景进行介绍。下面请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的金属丝加热的场景示意图。
图1为金属丝拉拔的生产场景，金属丝拉拔是在拉拔力的作用下将金属丝从拉丝模的模孔拉出，以生产小断面的金属线的金属塑性加工过程。而金属丝在进入模孔前需要被加热到目标温度，这是为了使金属在该温度下具有比较好的拉伸加工性能，即较低的塑性变形抗力和较高的抗拉强度，使金属丝克服了材料的屈服强度，而又不出现缩颈现象，即处于连续变形阶段。在该目标温度下，金属丝的变形抗力能明显降低而屈服极限降低不明显，从而使金属丝具备良好的塑像加工性能。
如图1所示，金属丝缠绕在拉拔滚筒上，拉拔滚筒在变频电机的驱动下旋转，从而带动金属丝向前运动。加热电路板的加热正极和加热负极分别与金属丝接触且位置固定，使得加热正极和加热负极之间的固定长度的金属丝被加热。金属丝被加热段的两端还装有绝缘板。
需要说明的是，当变频电机带动金属丝向前运动时，在减速机的作用下，金属丝的运动速度与变频电机的转速成正比，而变频电机的转速与变频器上模拟电压端口输出的模拟电压成正比，因此，通过获取变频电机的转速或变频器输出的模拟电压可以确定金属丝的运动速度。其中，各比例系数与变频电机、减速机、变频器和拉拔滚筒等器件的性能指标有关，可通过实验测定。
这样，可以通过获取变频器上模拟电压端口输出的模拟电压，经电压自动跟随控制电路板的计算，输出对应的控制电压以控制加热电路板产生相应的加热电压为金属丝加热。
下面将结合图2进一步说明如何基于金属丝的运动速度确定加热电路板的目标加热电压。
请参阅图2，图2为本申请实施例所提供的一种金属丝的加热电压的控制方法的流程图。如图2中所示，本申请实施例提供的控制方法，包括：
S201、获取变频电机以额定转速驱动金属丝运动时所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的初始运动速度、加热电路板在所述金属丝的初始运动速度下的初始加热电压以及所述加热电路板的额定输出电压，其中，所述加热电路板用于为所述金属丝进行加热。
需要说明的是，如图1所示，金属丝缠绕在拉拔滚筒上，拉拔滚筒在变频电机驱动下旋转从而带动金属丝向前运动。
该步骤中，获取变频电机以额定转速驱动金属丝运动时所述金属丝的第一运动速度vm、所述金属丝的初始运动速度v0、加热电路板在所述金属丝的初始运动速度v0下的初始加热电压U0以及所述加热电路板的额定输出电压Um。
其中，额定转速是变频电机在额定功率下的转速，由制造厂确定，通常标记于电机铭牌上，比如2000转每分钟。当变频电机以额定转速转动时，所述金属丝的运动速度可以实际测量得到，也可以根据变频电机的额定转速，结合减速机的减速比和拉拔滚筒的周长等数据计算得到。
额定输出电压是加热电路板能够长时间为金属丝加热的最大输出电压，额定输出电压也由制造厂确定，通常标记于加热电路板铭牌上，例如某加热电路板的输出电压范围为0-5V，则该加热电路板的额定输出电压为5V。
这里，所述金属丝的初始运动速度v0和加热电路板在所述金属丝的初始运动速度v0下的初始加热电压U0可以根据生产需要设置，例如设置当金属丝的初始运动速度v0到达第一运动速度vm的30％时，初始加热电压U0应当到达额定输出电压Um的80％。
S202、获取所述金属丝的第二运动速度，其中，所述第二运动速度为所述金属丝的当前运动速度。
该步骤中，获取金属丝的第二运动速度v，其中，第二运动速度v为金属丝当前的运动速度。与S201中第一运动速度vm的获取方式相同，第二运动速度v可以实际测量得到，也可以根据变频电机的实时转速，结合减速机的减速比和拉拔滚筒的周长等数据计算得到。
S203、基于所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的第二运动速度、所述金属丝的初始运动速度、所述加热电路板的初始加热电压和额定输出电压，确定所述加热电路板的目标加热电压。
该步骤中，基于所述金属丝的第一运动速度vm、所述金属丝的第二运动速度v、所述金属丝的初始运动速度v0、所述加热电路板的初始加热电压U0和额定输出电压Um，确定所述加热电路板的目标加热电压U。
需要说明的是，被加热段的金属丝可以近似看作一段半径为r，长度为L的圆柱体，取金属丝被加热段中长度为dl的有限元作为对象进行分析：
dl的金属丝由加热负极以速度v运动到加热正极，在这个过程中，不计热量损失，直流电对其做的功就是使其温度上升的热量。在加热过程中，因为金属的导热系数很大，可以将被加热段的金属丝的温度场视为均匀的，即在dl由加热负极运动到加热正极的过程中，具有相同的密度(ρ)、电阻率
Figure BDA0003348617240000101
和比热容(C)。
从电工学角度看，金属丝可以看作由无数个dl有限元的电阻串联，dl的电流等于金属丝的电流，金属丝的总电压U等于无数的dl的电压du相加。dl的电压du可以用下式表示：
Figure BDA0003348617240000102
根据电阻计算公式dl的电阻dR可以用下式计算：
Figure BDA0003348617240000103
由直流电功率计算方法可知，dl有限元从加热负极运动到加热正极直流电对其做的功为：
Figure BDA0003348617240000104
由热力学公式可知，dl有限元从加热负极运动到加热正极，温度从室温T0增加到目标温度TM所需要的热量为：
QT＝C·m·(TM-T0)＝C·ρ·π·r2·dl·(TM-T0)
金属丝运动过程中的热量损失主要是外圆柱面向空气中的散热，金属丝的散热系数为λ，单位是W/m·K。金属丝的散热距离为金属丝的半径，因此dl有限元的热损耗为：
Figure BDA0003348617240000111
Qe＝QT+Ql，因此由上面两式相等可以求得：
Figure BDA0003348617240000112
Figure BDA0003348617240000113
在金属丝被加热段长度L低于1米的情况下，
Figure BDA0003348617240000114
上述公式可以简化成：
Figure BDA0003348617240000115
上式(1)即为金属丝运行加热时，金属丝温度与加热电压、运动速度之间的关系，当变频电机转速改变时，金属丝运动的速度也随之改变，如果两电极之间的加热电压不变，被加热段的被加热时间就会改变，温度就会波动。在温度T稳定的情况下，并将金属丝加热段的温度场视作是各处均匀的情况下，
Figure BDA0003348617240000116
C、ρ为恒定值。要保持加热温度T稳定，就要保持加热电压的平方与运动速度的比值恒定，也就是说，加热电压U与第二运动速度v的平方根之间应成正比例关系。
值得注意的是，若在金属丝的全部运动过程中都设定加热电压U与第二运动速度v的平方根之间应成正比例关系，则在金属丝刚被设置好，开始拉拔的阶段，金属丝的第二运动速度v太低，按照这一正比例关系计算出的加热电压U太小，无法将电阻丝加热到目标温度。因此，需要为金属丝设定一个预定速度阈值vt，分段确定加热电压U与第二运动速度v之间的关系。
具体说来，当v＞vt时，金属丝进入工作区，需要保证金属丝被加热段在运动过程中获取的热量Q稳定，金属丝的温度能够稳定在目标温度；当v≤vt时，金属丝处于非工作区，在非工作区需要金属丝温度从室温快速上升到目标温度，若金属丝停止运动，金属丝的温度又能快速下降，即希望T的变化速率大，T对时间的导数大；非工作区温度处于一个急剧升高的过程，上式(1)中的
Figure BDA0003348617240000121
C、ρ都是随温度变化的值。C表示为C(T)，
Figure BDA0003348617240000122
表示为
Figure BDA0003348617240000123
金属的密度在固态状态下随温度变化不大，可以认为是常量。将这几个参数的乘积用温度函数ξ(T)来表示：
Figure BDA0003348617240000124
将上式(1)对t求导：
Figure BDA0003348617240000125
在一种可能的实施方式中，当所述第二运动速度v小于或者等于预定速度阈值vt且大于0时，通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压U：
U＝K1×v (v≤vt)
其中，K1为第一比例系数；vt为所述预定速度阈值；v为所述第二运动速度；U为所述目标加热电压。
根据上式(2)，此时，金属丝在非工作区的温度的变化速度为：
Figure BDA0003348617240000131
其中，通过以下等式确定所述第一比例系数：
Figure BDA0003348617240000132
式中，U0为所述初始加热电压；v0为所述初始运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
这里，当v≤vt时，金属丝处于非工作区，设定目标加热电压U与第二运动速度v成正比例关系，使目标加热电压U能够跟随第二运动速度v变化而变化。正比例关系的第一比例系数K1通过在S201中设定的金属丝的初始运动速度v0和加热电路板在金属丝以初始运动速度v0运动时，需输出的初始加热电压U0确定。
这样，当金属丝运动速度较低时仍能产生较大的目标加热电压U。目标加热电压U的变化速度快，加热效率高，当金属丝运动速度降低时，目标加热电压U也会迅速下降，保障设备安全。
需要说明的是，在实际生产中，不同材料的金属丝的屈服温度不相同，导致每种材料的金属丝应被加热到的目标温度不同，运动过程中需要获取的热量不同。此外，材料的不同也会导致单位长度的金属丝电阻值不同，因此不同金属丝对应的第一比例系数K1必然不同。
基于此，本申请引入了材料系数m，m为所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下vm，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压Um的比值，m的取值范围为(0，1]。m＝1时，表示对m＝1这种材料的金属丝，将其加热至该金属丝拉拔的目标温度所需的目标加热电压为加热电路板的额定输出电压Um。在此基础上，每种材料对应的材料系数m可通过实验测定，例如黄铜丝的材料系数m＝0.65。
在另一种可能的实施方式中，当所述第二运动速度v小于或者等于预定速度阈值vt且大于0时，还可以通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压U：
U＝K1×v2 (v≤vt)
式中，K1为第一比例系数；vt为所述预定速度阈值；v为所述第二运动速度；U为所述目标加热电压。
根据上式(2)，此时，金属丝在非工作区的温度的变化速度为：
Figure BDA0003348617240000141
其中，通过以下等式确定所述第一比例系数：
Figure BDA0003348617240000142
式中，U0为所述初始加热电压；v0为所述初始运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
这里，当v≤vt时，金属丝处于非工作区，设定目标加热电压U与第二运动速度v的平方成正比例关系，正比例关系的第一比例系数K1通过在S201中设定的金属丝的初始运动速度v0和加热电路板在金属丝以初始运动速度v0运动时，需输出的初始加热电压U0确定。这样，能够使得目标加热电压U的变化速度更快，加热效率更高，当金属丝运动速度降低时，目标加热电压U也会更加迅速地下降，更好地保障设备安全。
在另一种可能的实施方式中，当所述第二运动速度v大于预定速度阈值且小于或等于第一运动速度vm时，通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压U：
Figure BDA0003348617240000143
式中，K2为第二比例系数；Ut为当所述第二运动速度等于预定速度阈值vt时所述加热电路板的目标加热电压。
其中，通过以下等式确定所述第二比例系数：
Figure BDA0003348617240000151
式中，Um为所述额定输出电压；vm为所述第一运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
需要说明的时，当v＞vt时，此时金属丝进入工作区，需要保证金属丝被加热段在运动过程中获取的热量Q稳定，从而保证被加热段被加热到的目标温度稳定。
金属丝的工作区与非工作区的运动速度分界点为预定速度阈值vt，当所述第二运动速度v等于预定速度阈值vt时所述加热电路板的目标加热电压为Ut。
对应于上述不同的实施方式，Ut的确定等式不同。具体说来，当所述第二运动速度v小于或者等于预定速度阈值vt时，若通过等式U＝K1×v确定所述加热电路板的目标加热电压U，则此时，
Figure BDA0003348617240000152
若通过等式U＝K1×v2确定所述加热电路板的目标加热电压U，则此时，
Figure BDA0003348617240000153
S204、将所述加热电路板当前的实际加热电压调整至所述目标加热电压，以使所述加热电路板输出所述目标加热电压为所述金属丝加热。
该步骤中，将加热电路板当前的实际加热电压调整至S203中确定出的目标加热电压U，使得加热电路板输出所述目标加热电压U为所述金属丝加热。这样，能够在金属丝的第二运动速度v改变时，使得加热电路板的加热电压U自动跟随金属丝运动速度的变化而变化。
本申请实施例提供的金属丝的加热电压的控制方法，获取变频电机以额定转速驱动金属丝运动时所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的初始运动速度、加热电路板在所述金属丝的初始运动速度下的初始加热电压以及所述加热电路板的额定输出电压，其中，所述加热电路板用于为所述金属丝进行加热；获取所述金属丝的第二运动速度，其中，所述第二运动速度为所述金属丝的当前运动速度；基于所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的第二运动速度、所述金属丝的初始运动速度、所述加热电路板的初始加热电压和额定输出电压，确定所述加热电路板的目标加热电压；将所述加热电路板当前的实际加热电压调整至所述目标加热电压，以使所述加热电路板输出所述目标加热电压为所述金属丝加热。这样，能够在难以对金属丝进行精确快速测温的情况下，通过金属丝的运动速度控制对金属丝进行加热的加热电压，使得加热电压可以自动跟随金属丝运动速度的变化而变化，进而，使得金属丝被加热部位的温度能够在工作区保持稳定，而在非工作区金属丝被加热部位的温度从常温升高的速度更快，加热效率更高。
请参阅图3，图3为本申请实施例所提供的一种金属丝的加热电压的控制装置的结构示意图。如图3中所示，所述控制装置300包括：
第一获取模块310，用于获取变频电机以额定转速驱动金属丝运动时所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的初始运动速度、加热电路板在所述金属丝的初始运动速度下的初始加热电压以及所述加热电路板的额定输出电压，其中，所述加热电路板用于为所述金属丝进行加热；
第二获取模块320，用于获取所述金属丝的第二运动速度，其中，所述第二运动速度为所述金属丝的当前运动速度；
确定模块330，用于基于所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的第二运动速度、所述金属丝的初始运动速度、所述加热电路板的初始加热电压和额定输出电压，确定所述加热电路板的目标加热电压；
调整模块340，用于将所述加热电路板当前的实际加热电压调整至所述目标加热电压，以使所述加热电路板输出所述目标加热电压为所述金属丝加热。
进一步的，当所述第二运动速度小于或者等于预定速度阈值时，所述确定模块330用于通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
U＝K1×v (v≤vt)
其中，K1为第一比例系数；vt为所述预定速度阈值；v为所述第二运动速度；U为所述目标加热电压。
进一步的，所述确定模块330用于通过以下等式确定所述第一比例系数：
Figure BDA0003348617240000171
其中，U0为所述初始加热电压；v0为所述初始运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
进一步的，当所述第二运动速度小于或者等于预定速度阈值时，所述确定模块330用于通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
U＝K1×v2 (v≤vt)
其中，K1为第一比例系数；vt为所述预定速度阈值；v为所述第二运动速度；U为所述目标加热电压。
进一步的，所述确定模块330用于通过以下等式确定所述第一比例系数：
Figure BDA0003348617240000172
其中，U0为所述初始加热电压；v0为所述初始运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
进一步的，当所述第二运动速度大于预定速度阈值时，所述确定模块330用于通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
Figure BDA0003348617240000181
其中，K2为第二比例系数；Ut为当所述第二运动速度等于预定速度阈值时所述加热电路板的目标加热电压。
进一步的，所述确定模块330用于通过以下等式确定所述第二比例系数：
Figure BDA0003348617240000182
其中，Um为所述额定输出电压；vm为所述第一运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
本申请实施例提供的金属丝的加热电压的控制装置，获取变频电机以额定转速驱动金属丝运动时所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的初始运动速度、加热电路板在所述金属丝的初始运动速度下的初始加热电压以及所述加热电路板的额定输出电压，其中，所述加热电路板用于为所述金属丝进行加热；获取所述金属丝的第二运动速度，其中，所述第二运动速度为所述金属丝的当前运动速度；基于所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的第二运动速度、所述金属丝的初始运动速度、所述加热电路板的初始加热电压和额定输出电压，确定所述加热电路板的目标加热电压；将所述加热电路板当前的实际加热电压调整至所述目标加热电压，以使所述加热电路板输出所述目标加热电压为所述金属丝加热。这样，能够在难以对金属丝进行精确快速测温的情况下，通过金属丝的运动速度控制对金属丝进行加热的加热电压，使得加热电压可以自动跟随金属丝运动速度的变化而变化，进而，使得金属丝被加热部位的温度保持稳定，而在非工作区金属丝被加热部位的温度从常温升高的速度更快，加热效率更高，实现了金属丝运动加热的开环自动控制。
下面将结合图4来进一步说明图1中电压自动跟随控制电路板的电路结构示意图。
请参阅图4，图4为本申请实施例所提供的一种电压自动跟随控制电路板的电路结构示意图。如图4中所示，电压自动跟随控制电路板包括1/2降压线性光电耦合电路、分频电路、反相器、单片机、数码显示管、数模转换芯片、模数转换芯片、第一运算放大器、第二运算放大器和线性光电耦合电路。可选的，单片机选用STC89C52型单片机，模数转换芯片选用ADC0808型芯片，数模转换芯片选用DAC0832型芯片，分频电路选用74LS74型芯片。
电压自动跟随控制电路板用于将金属丝运动速度对应的变频器模拟电压转换为数字信号，计算出目标加热电压的数字量，并将目标加热电压的数字量转化为模拟控制电压输出给加热电路板。这里，模拟控制电压用于控制加热电路板输出相应的目标加热电压为金属丝加热，其中，模拟控制电压与加热电路板产生的目标加热电压之间为线性正比例关系。
这里，电压自动跟随控制电路板输入端的1/2降压线性光电耦合电路用于避免变频器高频信号对电路的干扰，同时将变频器输出的0-10V电压转化成0-5V电压；模数转换芯片用于将采集到的运动速度对应的电压的模拟量转化为数字量；单片机用于按照上述实施例提供的计算公式对数字量进行计算，确定输出的控制电压的数字量；数模转换芯片用于将控制电压的数字量转换成控制电压的模拟量；因为采用的是电流输出型数模转换芯片，需要使用第一运算放大器将数模转换芯片输出的电流信号转换成负电压信号，再使用第二运算放大器将负电压信号转换成正电压信号；同样的，为避免电压自动跟随控制电路板与加热电路板之间的互相干扰，在电压自动跟随控制电路板输出端加入线性光电耦合电路。
请参阅图5，图5为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。如图5中所示，所述电子设备500包括处理器510、存储器520和总线530。
所述存储器520存储有所述处理器510可执行的机器可读指令，当电子设备500运行时，所述处理器510与所述存储器520之间通过总线530通信，所述机器可读指令被所述处理器510执行时，可以执行如上述图2所示方法实施例中的控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图2所示方法实施例中的控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种金属丝的加热电压的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
(A)获取金属丝的第一运动速度、所述金属丝的初始运动速度、加热电路板在所述金属丝的初始运动速度下的初始加热电压以及所述加热电路板的额定输出电压，其中，所述加热电路板用于为所述金属丝进行加热；所述第一运动速度是变频电机以额定转速驱动所述金属丝运动时，所述金属丝的运动速度；所述初始运动速度是为所述金属丝预先设定的运动速度；所述初始加热电压是预先设定的所述加热电路板在所述初始运动速度下应输出的加热电压；
(B)获取所述金属丝的第二运动速度，其中，所述第二运动速度为所述金属丝的当前运动速度；
(C)基于所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的第二运动速度、所述金属丝的初始运动速度、所述加热电路板的初始加热电压和额定输出电压，确定所述加热电路板的目标加热电压；
(D)将所述加热电路板当前的实际加热电压调整至所述目标加热电压，以使所述加热电路板输出所述目标加热电压为所述金属丝加热。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在步骤(C)中，当所述第二运动速度小于或者等于预定速度阈值时，通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
U＝K1×v(v≤vt)
其中，K1为第一比例系数；vt为所述预定速度阈值；v为所述第二运动速度；U为所述目标加热电压。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，通过以下等式确定所述第一比例系数：
Figure FDA0003619327390000021
其中，U0为所述初始加热电压；v0为所述初始运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在步骤(C)中，当所述第二运动速度小于或者等于预定速度阈值时，还通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
U＝K1×v2 (v≤vt)
其中，K1为第一比例系数；vt为所述预定速度阈值；v为所述第二运动速度；U为所述目标加热电压。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，通过以下等式确定所述第一比例系数：
Figure FDA0003619327390000022
其中，U0为所述初始加热电压；v0为所述初始运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
6.如权利要求2或4所述的控制方法，其特征在于，在步骤(C)中，当所述第二运动速度大于预定速度阈值时，通过下面的等式确定所述加热电路板的目标加热电压：
Figure FDA0003619327390000023
其中，K2为第二比例系数；Ut为当所述第二运动速度等于预定速度阈值时所述加热电路板的目标加热电压。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，通过以下等式确定所述第二比例系数：
Figure FDA0003619327390000031
其中，Um为所述额定输出电压；vm为所述第一运动速度；m为材料系数，用于表征所述加热电路板在所述金属丝的第一运动速度下，将所述金属丝加热至目标温度所需的实际加热电压与所述额定输出电压的比值。
8.一种金属丝的加热电压的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
第一获取模块，用于金属丝的第一运动速度、所述金属丝的初始运动速度、加热电路板在所述金属丝的初始运动速度下的初始加热电压以及所述加热电路板的额定输出电压，其中，所述加热电路板用于为所述金属丝进行加热；所述第一运动速度是变频电机以额定转速驱动所述金属丝运动时，所述金属丝的运动速度；所述初始运动速度是为所述金属丝预先设定的运动速度；所述初始加热电压是预先设定的所述加热电路板在所述初始运动速度下应输出的加热电压；
第二获取模块，用于获取所述金属丝的第二运动速度，其中，所述第二运动速度为所述金属丝的当前运动速度；
确定模块，用于基于所述金属丝的第一运动速度、所述金属丝的第二运动速度、所述金属丝的初始运动速度、所述加热电路板的初始加热电压和额定输出电压，确定所述加热电路板的目标加热电压；
调整模块，用于将所述加热电路板当前的实际加热电压调整至所述目标加热电压，以使所述加热电路板输出所述目标加热电压为所述金属丝加热。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线进行通信，所述机器可读指令被所述处理器运行时执行如权利要求1至7任一所述的控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至7任一所述的控制方法的步骤。
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