CN114449694B - 存储器、微波加热系统的温度控制方法、系统和装置 - Google Patents

存储器、微波加热系统的温度控制方法、系统和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了存储器、微波加热系统的温度控制方法、系统和装置，其中所述方法包括：根据微波反应器建模，生成微波反应器的三维电磁场模型并对三维电磁场模型进行网格化；设定三维电磁场模型的输入参数，根据输入参数获得三维电磁场模型的稳态下的模拟结果；判断三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元是否达到预设比例，如果否，根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率并返回上一步骤；如果是，获取各可控微波源当前的微波功率；根据各可控微波源当前的微波功率生成微波加热系统的控制参数。本发明可以有效的避免微波反应器内出现微波源之间的强互耦所导致的驻波的生成，进而提高了微波加热效率。

Description

存储器、微波加热系统的温度控制方法、系统和装置
技术领域
本发明涉及化工工艺领域，特别涉及存储器、微波加热系统的温度控制方法、系统和装置。
背景技术
微波作为一种高效快速的加热方式，随着微波反应器在加热技术方面推陈出新，其效率、选择性、均匀性得到进一步提升，在工业应用特别是化工领域得到广泛重视。
应用于石化等大型工业应用的微波加热系统，其中的大型化微波反应器一般会包括多个微波源来形成大功率微波输出。
现有技术中，一般会采用PID控制的方式来进行微波源的微波功率的控制；其中，作为PID控制的输入，反馈温度点常采用物理热电偶测量方法来实现。
发明人经过研究发现，现有技术中至少存在以下缺陷：
PID控制的方式在应用于多个微波源的微波功率的协同控制时，可能出现微波源之间的强互耦，导致驻波的生成，进而影响微波加热效率。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于避免微波反应器内出现微波源之间的强互耦，导致驻波的生成，进而影响微波加热效率。
本发明提供了一种微波加热系统的温度控制方法，包括步骤：
S11、根据微波反应器建模，生成所述微波反应器的三维电磁场模型并对所述三维电磁场模型进行网格化；
S12、设定所述三维电磁场模型的输入参数，包括：设定所述微波反应器中各可控微波源的初始微波功率，以及，获取微波加热介质的物性参数和物料装填数据；
S13、根据所述输入参数获得所述三维电磁场模型的稳态下的模拟结果；
S14、判断所述三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元是否达到预设比例，如果否，根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率并返回步骤S13；
S15、如果是，获取各所述可控微波源当前的微波功率；
S16、根据各所述可控微波源当前的微波功率生成所述微波加热系统的控制参数。
在本发明中，所述根据微波反应器建模，生成所述微波反应器的三维电磁场模型并对所述三维电磁场模型进行网格化，包括：
设所述微波反应器的腔内体积为V；所述可控微波源的数量为n；
设第i个可控微波源的功率为Pi，微波反应器总功率为
网格化后的所述三维电磁场模型具有d个网格单元并存储于集合D中，其中属于所述集合D的第i个网格单元的电磁强度为Ei，温度为Ti。
在本发明中，所述根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率，包括：
将不符合所述预设热场偏差率的m个网格单元进行标记，并存储于数据集合Cor中；
对于所述集合Cor中的第j个网格单元，根据电场强度的麦克斯韦方程，求解其对应温度Tj目标温度T所设的误差范围Tm内的可控电场强度分量范围Ex-j，Ey-j，和，Ez-j；
得到所述集合Cor中所有网格单元的可控电场强度分量范围后，将n个可控微波源通过矩阵波导所传输的前向波分解，对于第k个可控微波源，其前向波在3个方向上的分量分别为和/>
确定最适电场强度分量集合和/>所对应的当前总功率P1，并对应调节每个可控微波源的微波功率。
在本发明中，所述预设热场偏差率的取值范围包括：
0.1％-0.5％。
在本发明中，所述预设比例的取值范围包括：
92％-98％。
在本发明中，所述根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率，包括：
根据模拟结果中各网格单元的计算温度值与预设的目标温度的差值的大小，对不符合预设热场偏差率的有效网格单元进行排序；
根据排序结果依次对所述有效网格单元内的可控微波源进行微波功率调整。
在本发明中，所述对所述三维电磁场模型进行化，包括：
所述网格为四面体网格或六面体网格。
在本发明的另一面，还提供了一种微波加热系统的温度控制装置，包括：
建模单元，用于根据微波反应器建模，生成所述微波反应器的三维电磁场模型并对所述三维电磁场模型进行网格化；
参数确定单元，用于生成所述三维电磁场模型的输入参数，包括：设定所述微波反应器中各可控微波源的初始微波功率，以及，获取微波加热介质的物性参数和物料装填数据；
模拟结果生成单元，用于根据所述输入参数获得所述三维电磁场模型的稳态下的模拟结果；
调节单元，用于判断所述三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元是否达到预设比例，如果否，根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率并返回步骤S13；
方案确定单元，用于在所述三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元达到预设比例时获取各所述可控微波源当前的微波功率；
控制单元，用于根据各所述可控微波源当前的微波功率生成所述微波加热系统的控制参数。
在本发明的另一面，还提供了一种存储器，包括软件程序，所述软件程序适于由处理器执行上述微波加热系统的温度控制方法的步骤。
本发明实施例的另一面，还提供了一种微波加热系统的温度控制设备，所述微波加热系统的温度控制设备包括存储在存储器上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行以上各个方面所述的方法，并实现相同的技术效果。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明利用的三维建模技术来生成微波反应器的三维电磁场模型并对三维电磁场模型进行网格化；这样，就能够以微波反应器的初始状态和具体工况为输入参数来获得三维电磁场模型的稳态下的模拟结果；通过判断微波加热介质所属的网格单元(即有效网格单元)的温度状态来确定后续的可控微波源的微波功率的调整方案；接着通过将调整后的可控微波源的微波功率作为三维电磁场模型参数来获取调整后可控微波源的微波功率方案的模拟结果；通过不断地循环迭代上述调整可控微波源的微波功率和将调整后的可控微波源的微波功率作为三维电磁场模型参数来获取调整后可控微波源的微波功率方案的模拟结果这两个步骤，直至最终的模拟结果中，三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元能够达到预设比例。这样，就能够通过三维电磁场模型来获得实体微波反应器中各可控微波源的微波功率调整方案；接着，通过自动控制装置来调控实体微波反应器中的各可控微波源的微波功率了。
由于通过本发明中的微波加热系统的温度控制方法所获得实体微波反应器中各可控微波源的微波功率调整方案，已经通过三维电磁场模型的验证，能够避免微波反应器内出现由于微波源之间的强互耦所导致的驻波的生成，进而也就能够避免由于上述情况所导致的影响微波加热效率的问题。
上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1是本发明中所述微波加热系统的温度控制方法的步骤图；
图2是本发明中所述微波加热系统的温度控制装置的结构示意图；
图3是本发明中所述微波加热系统的温度控制设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
实施例一
为了通过避免微波反应器内出现微波源之间的强互耦所导致的驻波的生成，来提高微波反应器进行微波加热的效率，如图1所示，在本发明实施例中提供了一种微波加热系统的温度控制方法，包括步骤：
S11、根据微波反应器建模，生成所述微波反应器的三维电磁场模型并对所述三维电磁场模型进行网格化；
本发明实施例利用了三维电磁场仿真技术，来模拟微波反应器的腔内的温度分布数据。
在实际应用中，对三维电磁场模型进行网格化的具体方式可以是：
设微波反应器的腔内体积为V；其中所设有的可控微波源的数量为n；
设第i个可控微波源的功率为Pi，则目标微波反应器总功率为
本发明实施例中，将微波反应器按1:1比例进行三维(3D)建模，并对其网格化，网格化后的三维电磁场模型具有d个网格单元并存储于集合D中，其中属于集合D的第i个网格单元的电磁强度为Ei，温度为Ti。
在实际应用中，本发明实施例中的网格单元可以采用四面体或六面体的形式。
S12、设定三维电磁场模型的输入参数，包括：设定微波反应器中各可控微波源的初始微波功率，以及，获取微波加热介质的物性参数和物料装填数据；
在本发明实施例中，不单单是要根据微波反应器的当前工况来模拟出微波反应器的腔内的温度分布数据，而且还要根据微波反应器的腔内当前的温度分布数据来确定对应的调控方案；本发明实施例中的调控方案为可控微波源的微波功率调控方案，从而可以使微波反应器的腔内的温度分布数据达到理想目标；一般情况下，可以设定一个目标温度值T，当微波反应器的腔内绝大部分有效网格的温度计算值Ti与目标温度值T值的差值均小于预设误差值时，即可认为微波反应器的腔内的温度分布达到了理想目标。
在对微波反应器的腔内的温度分布进行模拟之前，需要生成三维电磁场模型的各种输入参数，可以是包括各个可控微波源的初始微波功率和微波加热介质的物性参数和物料装填数据；
本发明实施例中，可以根据实际工况情况来确定微波加热介质的物性参数，并根据实际物料装填情况对网格单元所在区域进行判断；假定被加热介质均一，相对介电常数为ε，堆积密度为ρ，三维电磁场模型的网格中微波加热介质所属的网格单元为集合M，数量为m，这些网格单元可以称作有效网格单元，且M∈D。
S13、根据所述输入参数获得所述三维电磁场模型的稳态下的模拟结果；
在根据实际工况情况来确定微波加热介质的物性参数和各个可控微波源的初始微波功率设定了三维电磁场模型的输入参数后，可以获得所述三维电磁场模型的稳态下的模拟结果。
三维电磁场模型的参数中包括，第i个可控微波源的功率为Pi，微波反应器总功率为在三维电磁场模型的模拟结果中，包括有各个有效网格单元的网格单元温度计算值Ti。
S14、判断所述三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元是否达到预设比例，如果否，根据预设规则调节网格单元的可控微波源的微波功率并返回步骤S13；
通过步骤S13中三维电磁场模型的模拟结果，可以得到各个有效网格单元的网格单元温度计算值Ti；在本发明实施例中，可以设定一个预设热场偏差率来确定有效网格单元的网格单元温度计算值Ti是否合格，具体来说，可以是将目标温度值T与网格单元温度计算值Ti进行差值计算后来获得网格单元温度计算值Ti相较于目标温度值T的热场偏差率；热场偏差率的具体计算公式可以是：
热场偏差率＝(|T-Ti|)/T；在实际应用中，预设热场偏差率的取值范围可以设定为0.1％-0.5％。其中，|T-Ti|是指目标温度值T与网格单元温度计算值Ti间差值的绝对值。
根据三维电磁场模型的模拟结果，当符合预设热场偏差率的有效网格单元达到一定的预设比例后，则认为当前各可控微波源的微波功率设定合理；此时，如果根据三维电磁场模型的模拟结果中各可控微波源的微波功率设定来调控实体的微波反应器的可控微波源的微波功率；该实体的微波反应器则应该能够当前的微波加热介质加热至目标温度值T。
在实际应用中，可以将预设比例的取值范围设定为92％-98％之间。
如果根据三维电磁场模型的模拟结果，当符合预设热场偏差率的有效网格单元没有达到预设比例，则认为当前各可控微波源的微波功率设定方案不够合理，还需要通过预设规则对其进行相应的调整。
在本发明实施例中，步骤S13和步骤S14是一个循环迭代的过程，也就是说，当根据输入参数获得三维电磁场模型的稳态下的模拟结果后，如果根据该模拟结果进行计算后，进一步得到了符合预设热场偏差率的有效网格单元没有达到预设比例的结果，那么，就会调整可控微波源的微波功率，并将调整后的可控微波源的微波功率作为新的输入参数，返回步骤S13，根据新的输入参数重新计算出三维电磁场模型的稳态下的模拟结果，然后再判断符合预设热场偏差率的有效网格单元是否达到预设比例，不断重复步骤S13和步骤S14直至三维电磁场模型的稳态下的模拟结果符合预设热场偏差率的有效网格单元达到预设比例。
在本发明实施例中，通过预设规则对当前各可控微波源的微波功率设定方案进行相应的调整，可以包括有多种方式，比如，可以根据各单元格中目标温度值T与网格单元温度计算值Ti的差值计算结果，来确定该单元格中可控微波源的微波功率的调整方式需要加大还是减少，以及，确定具体的调整幅度。或者，也可以按照一个预设的调整幅度，来对各可控微波源的微波功率进行随机的调整，直至三维电磁场模型的稳态下的模拟结果符合预设热场偏差率的有效网格单元达到预设比例。
在实际应用中，可以根据模拟结果中各网格单元的计算温度值与预设的目标温度的差值的大小，对不符合预设热场偏差率的有效网格单元进行排序；然后再根据排序结果依次对所述有效网格单元内的可控微波源进行微波功率调整。
具体来说，为了提高调整的效率，可以是每次只从不符合预设热场偏差率的有效网格单元中调整预设个数的可控微波源的微波功率；具体的选择方式可以是分别将每个不符合预设热场偏差率的有效网格单元的温度计算值Ti与目标温度值T进行差值计算，并优先调整差值较大的有效网格单元中的可控微波源。这样，通过优先调整偏差量较大的可控微波源，能够提高调整的针对性和有效性，从而提高调整效率和调整效果。
优选的，为了提高可控微波源的微波功率调整效率，在本发明实施例中，根据预设规则调节的网格单元的可控微波源的微波功率，具体还可以包括：
S21、将不符合所述预设热场偏差率的m个网格单元进行标记，并存储于数据集合Cor中；
在计算模拟结果符合预设热场偏差率的有效网格单元是否达到预设比例时，会知道有哪些网格单元的温度计算值Tj不符合所述预设热场偏差率，即，可以确定哪些网格单元的温度计算值Tj与目标温度T的偏差过大。
在本发明实施例中，可以将这些不符合预设热场偏差率的网格单元(设其数量为m个)进行标记，并存储于数据集合Cor中。
由于本发明实施例中，根据输入参数获得三维电磁场模型的稳态下的模拟结果，根据模拟结果调整可控微波源的微波功率，然后一新的微波功率作为新的参数计算三维电磁场模型的稳态下的模拟结果是一个循环迭代过程，因此，不符合预设热场偏差率的网格单元是根据上一次的计算三维电磁场模型的稳态下的模拟结果而获得的。
S22、对于所述集合Cor中的第j个网格单元，根据电场强度的麦克斯韦方程，求解其对应温度计算值Tj相对于目标温度T所设的误差范围Tm内的可控电场强度分量范围Ex-j，Ey-j，和，Ez-j；
在本发明实施例中，Tm是一个预设的合理误差范围，当有效网格单元的温度误差小于该合理误差范围时，被认为不影响工艺条件和产品收率，能够满足生产需求。在实际应用中，合理误差范围的最大值一般不应超过目标温度T的0.5％。
可控电场强度分量范围Ex-j是指，对于集合Cor中第j个网格单元而言，其在x方向上能够满足工艺温度条件而受到的电场强度的取值范围。由于当前计算获得的第j个网格的单元温度计算值Tj是由上一次三维电磁场模型计算时可控微波源的微波功率控制方案下，其所受到的电场强度直接作用的结果。换句话说，如果能将第j个网格单元在x方向上受到的电场强度Ex控制在范围Ex-j内，即可确保第j个网格单元在上一次三维电磁场模型计算时对应温度计算值Tj能相较于目标温度T的差值小于误差范围Tm。
可控电场强度分量范围Ey-j和Ez-j的定义描述与上述Ex-j相似，分别表示在y方向和z方向上的取值范围。但需注意的是，本算法所述上述可控电场强度分量范围的边界值并不能等同于第j个网格单元在x,y,z方向上的最大值/最小值。原因在于可控电场强度是矢量，因此可控电场强度分量是矢量在三个维度方向上的逻辑分量，因此三者之间存在函数关系，即Ej～f(Ex-j，Ey-j，Ez-j)。计算时需将三个方向上的分量联立计算，不可单独计算某一方向上的分量，否则可能导致计算错误。
S23、得到所述集合Cor中所有网格单元的可控电场强度分量范围后，将n个可控微波源通过矩阵波导所传输的前向波分解，对于第k个可控微波源，其前向波在3个方向上的分量分别为和/>
S24、确定最适电场强度分量集合和/>所对应的当前总功率P1，并对应调节每个可控微波源的微波功率。
为了方便描述，可以设Cor中所有网格单元的数量为Q。
以x方向上的可控电场强度范围为例，存在Q个可控电场强度分量范围的集合{Ex-1,Ex-2,……,Ex-Q}，因此一定存在一个电场强度分量区间Ex落在这Q个可控电场强度分量范围集合中的若干个集合的交集中，考虑到存在预设热场偏差率和工艺能耗问题，则称落在最大个数集合的交集为最适电场强度分量集合的值域，若存在复数个最大个数集合的交集，则取集合电场强度中位数较小的那一个。/>和/>同理，并且三者所对应的当前总功率为P1。
对于第k个有效可控微波源，其向前波在3个方向上的分量分别为 和，由于电场是矢量场，因此x，y，z方向上的总电场强度为每一个可控微波源在x，y，z方向上的向前波分量的总和，即：
因此可根据获得的最适电场强度分量，分别对每个有效可控微波源进行调节，最终使得上述等式成立并尽可能使的值较小。
下面进一步的阐述最适电场强度分量集合和/>的获取方法：
以为例，基本获取方法如下：
对于Q个可控电场强度分量范围的集合QE＝{Ex-1,Ex-2,……,Ex-Q}，从第一个元素Ex-1开始遍历，每次遍历均需遍历所有与之存在交集的元素(可以是for(for(…))语句)，并记录最大个数元素数存入空数组a＝{}中，同时记录与之对应的交集区间并存入空矩阵b＝{}中,最后分别比较每个遍历结果的最大个数，数组a中最大的即满足条件，并且对应存放于矩阵b中的交集区间即为的值域。
接着，和/>的获取方法与/>类似，在此就不再赘述。
S15、如果是，获取各可控微波源当前的微波功率，
当三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元达到了预设比例时，说明此时作为三维电磁场模型中的输入参数的各可控微波源当前的微波功率的设定方案，如果能够应用于实体的微波反应器对微波加热介质的加热，那么该微波反应器中的温度误差将不影响工艺条件和产品收率，能够满足生产需求。
S16、根据各所述可控微波源当前的微波功率生成所述微波加热系统的控制参数。
根据三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元达到了预设比例时，作为三维电磁场模型中的输入参数的各可控微波源当前的微波功率的设定方案，可以确定出实体的微波反应器中各个可控微波源的控制方案，来确定各个可控微波源的微波功率。
在实际应用中，可以根据当前计算出的各可控微波源的微波功率生成控制指令，并通过PID控制器将所述控制指令传输至实体微波反应器。
综上所述，本发明实施例利用的三维建模技术来生成微波反应器的三维电磁场模型并对三维电磁场模型进行网格化；这样，就能够以微波反应器的初始状态和具体工况为输入参数来获得三维电磁场模型的稳态下的模拟结果；通过判断微波加热介质所属的网格单元(即有效网格单元)的温度状态来确定后续的可控微波源的微波功率的调整方案；接着通过将调整后的可控微波源的微波功率作为三维电磁场模型参数来获取调整后可控微波源的微波功率方案的模拟结果；通过不断地循环迭代上述调整可控微波源的微波功率和将调整后的可控微波源的微波功率作为三维电磁场模型参数来获取调整后可控微波源的微波功率方案的模拟结果这两个步骤，直至最终的模拟结果中，三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元能够达到预设比例。这样，就能够通过三维电磁场模型来获得实体微波反应器中各可控微波源的微波功率调整方案；接着，通过自动控制装置来调控实体微波反应器中的各可控微波源的微波功率了。
由于通过本发明实施例中的微波加热系统的温度控制方法所获得实体微波反应器中各可控微波源的微波功率调整方案，已经通过三维电磁场模型的验证，能够避免微波反应器内出现由于微波源之间的强互耦所导致的驻波的生成，进而也就能够避免由于上述情况所导致的影响微波加热效率的问题。
实施例二
在本发明实施例的另一面，还提供了一种微波加热系统的温度控制装置，图2示出本发明实施例提供的微波加热系统的温度控制装置的结构示意图，所述微波加热系统的温度控制装置为与图1所对应实施例中所述微波加热系统的温度控制方法对应的装置，即，通过虚拟装置的方式实现图1所对应实施例中微波加热系统的温度控制方法，构成所述微波加热系统的温度控制装置的各个虚拟模块可以由电子设备执行，例如网络设备、终端设备、或服务器。具体来说，本发明实施例中的微波加热系统的温度控制装置包括：
建模单元01用于根据微波反应器建模，生成所述微波反应器的三维电磁场模型并对所述三维电磁场模型进行网格化；
参数确定单元02用于生成所述三维电磁场模型的输入参数，包括：设定所述微波反应器中各可控微波源的初始微波功率，以及，获取微波加热介质的物性参数和物料装填数据；
模拟结果生成单元03用于根据所述输入参数获得所述三维电磁场模型的稳态下的模拟结果；
调节单元04用于判断所述三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元是否达到预设比例，如果否，根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率并返回步骤S13；
方案确定单元05用于在所述三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元达到预设比例时获取各所述可控微波源当前的微波功率；
控制单元06用于根据各所述可控微波源当前的微波功率生成所述微波加热系统的控制参数。
由于本发明实施例中微波加热系统的温度控制装置的工作原理和有益效果已经在图1所对应的微波加热系统的温度控制方法中也进行了记载和说明，因此可以相互参照，在此就不再赘述。
实施例三
在本发明实施例中，还提供了一种存储器，其中，存储器包括软件程序，软件程序适于处理器执行图1所对应的微波加热系统的温度控制方法中的各个步骤。
本发明实施例可以通过软件程序的方式来实现，即，通过编写用于实现图1所对应的微波加热系统的温度控制方法中的各个步骤的软件程序(及指令集)，所述软件程序存储于存储设备中，存储设备设于计算机设备中，从而可以由计算机设备的处理器调用该软件程序以实现本发明实施例的目的。
实施例四
本发明实施例中，还提供了一种微波加热系统的温度控制设备，该微波加热系统的温度控制设备所包括的存储器中，包括有相应的计算机程序产品，所述计算机程序产品所包括程序指令被计算机执行时，可使所述计算机执行以上各个方面所述的微波加热系统的温度控制方法，并实现相同的技术效果。
图3是本发明实施例作为电子设备的微波加热系统的温度控制设备的硬件结构示意图，如图3所示，该设备包括一个或多个处理器610、总线630以及存储器620。以一个处理器610为例，该设备还可以包括：输入装置640、输出装置650。
处理器610、存储器620、输入装置640和输出装置650可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线630连接为例。
存储器620作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块。处理器610通过运行存储在存储器620中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的处理方法。
存储器620可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储数据等。此外，存储器620可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器620可选包括相对于处理器610远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置640可接收输入的数字或字符信息，以及产生信号输入。输出装置650可包括显示屏等显示设备。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器620中，当被所述一个或者多个处理器610执行时，执行：
S11、根据微波反应器建模，生成所述微波反应器的三维电磁场模型并对所述三维电磁场模型进行网格化；
S12、设定所述三维电磁场模型的输入参数，包括：设定所述微波反应器中各可控微波源的初始微波功率，以及，获取微波加热介质的物性参数和物料装填数据；
S13、根据所述输入参数获得所述三维电磁场模型的稳态下的模拟结果；
S14、判断所述三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元是否达到预设比例，如果否，根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率并返回步骤S13；
S15、如果是，获取各所述可控微波源当前的微波功率；
S16、根据各所述可控微波源当前的微波功率生成所述微波加热系统的控制参数。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明其他实施例所提供的方法。
在本发明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。例如，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，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，在本发明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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明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全部或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设备中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储设备包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、ReRAM、MRAM、PCM、NAND Flash，NOR Flash，Memristor、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种微波加热系统的温度控制方法，其特征在于，包括步骤：
S11、根据微波反应器建模，生成所述微波反应器的三维电磁场模型并对所述三维电磁场模型进行网格化，包括：
设所述微波反应器的腔内体积为V；可控微波源的数量为n；
设第i个可控微波源的功率为Pi，微波反应器总功率为
网格化后的所述三维电磁场模型具有d个网格单元并存储于集合D中，其中属于所述集合D的第i个网格单元的电磁强度为Ei，温度为Ti；
S12、设定所述三维电磁场模型的输入参数，包括：设定所述微波反应器中各可控微波源的初始微波功率，以及，获取微波加热介质的物性参数和物料装填数据；
S13、根据所述输入参数获得所述三维电磁场模型的稳态下的模拟结果；
S14、判断所述三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元是否达到预设比例，如果否，根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率并返回步骤S13；所述根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率，包括：
将不符合所述预设热场偏差率的m个网格单元进行标记，并存储于数据集合Cor中；
对于所述集合Cor中的第j个网格单元，根据电场强度的麦克斯韦方程，求解其对应温度Tj目标温度T所设的误差范围Tm内的可控电场强度分量范围Ex-j，Ey-j，和，Ez-j；
得到所述集合Cor中所有网格单元的可控电场强度分量范围后，将n个可控微波源通过矩阵波导所传输的前向波分解，对于第k个可控微波源，其前向波在3个方向上的分量分别为和/>
确定最适电场强度分量集合和/>所对应的当前总功率P1，并对应调节每个可控微波源的微波功率；
S15、如果是，获取各所述可控微波源当前的微波功率；
S16、根据各所述可控微波源当前的微波功率生成所述微波加热系统的控制参数。
2.根据权利要求1所述的微波加热系统的温度控制方法，其特征在于，所述预设热场偏差率的取值范围包括：
0.1％-0.5％。
3.根据权利要求2所述的微波加热系统的温度控制方法，其特征在于，所述预设比例的取值范围包括：
92％-98％。
4.根据权利要求1所述的微波加热系统的温度控制方法，其特征在于，所述根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率，包括：
根据模拟结果中各网格单元的计算温度值与预设的目标温度的差值的大小，对不符合预设热场偏差率的有效网格单元进行排序；
根据排序结果依次对所述有效网格单元内的可控微波源进行微波功率调整。
5.根据权利要求1至4中任一所述的微波加热系统的温度控制方法，其特征在于，所述对所述三维电磁场模型进行网格化，包括：
所述网格为四面体网格或六面体网格。
6.一种微波加热系统的温度控制装置，其特征在于，包括：
建模单元，用于根据微波反应器建模，生成所述微波反应器的三维电磁场模型并对所述三维电磁场模型进行网格化，包括：
设所述微波反应器的腔内体积为V；可控微波源的数量为n；
设第i个可控微波源的功率为Pi，微波反应器总功率为
网格化后的所述三维电磁场模型具有d个网格单元并存储于集合D中，其中属于所述集合D的第i个网格单元的电磁强度为Ei，温度为Ti；、
参数确定单元，用于生成所述三维电磁场模型的输入参数，包括：设定所述微波反应器中各可控微波源的初始微波功率，以及，获取微波加热介质的物性参数和物料装填数据；
模拟结果生成单元，用于根据所述输入参数获得所述三维电磁场模型的稳态下的模拟结果；
调节单元，用于判断所述三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元是否达到预设比例，如果否，根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率并返回模拟结果生成单元；所述根据预设规则调节不符合预设热场偏差率的网格单元的可控微波源的微波功率，包括：
将不符合所述预设热场偏差率的m个网格单元进行标记，并存储于数据集合Cor中；
对于所述集合Cor中的第j个网格单元，根据电场强度的麦克斯韦方程，求解其对应温度Tj目标温度T所设的误差范围Tm内的可控电场强度分量范围Ex-j，Ey-j，和，Ez-j；
得到所述集合Cor中所有网格单元的可控电场强度分量范围后，将n个可控微波源通过矩阵波导所传输的前向波分解，对于第k个可控微波源，其前向波在3个方向上的分量分别为和/>
确定最适电场强度分量集合和/>所对应的当前总功率P1，并对应调节每个可控微波源的微波功率；
方案确定单元，用于在所述三维电磁场模型中符合预设热场偏差率的有效网格单元达到预设比例时获取各所述可控微波源当前的微波功率；
控制单元，用于根据各所述可控微波源当前的微波功率生成所述微波加热系统的控制参数。
7.一种存储器，其特征在于，包括软件程序，所述软件程序适于由处理器执行如权利要求1至5中任一所述微波加热系统的温度控制方法的步骤。
8.一种微波加热系统的温度控制设备，其特征在于，包括总线、处理器和如权利要求7中所述存储器；
所述总线用于连接所述存储器和所述处理器；
所述处理器用于执行所述存储器中的指令集。
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