工业微波磁控管控制系统设计

摘要

目前在国内，微波技术在工业中已有所应用，并且出现了许多工业生产用微波技术设备的厂家。微波技术具有其他传统技术无法比拟的优势，所以微波技术设备逐渐被市场认可，市场也正在扩大。因此，设计一种性能稳定，可靠性高，成本低廉的微波功率应用设备，不仅具有极大的经济效益，而且具有极高的商业价值。而设备中的微波功率源性能的好坏往往决定着整体设备的性能，所以本文的目的就是设计一种工作稳定，可靠的工业微波磁控管控制系统，作为性能优良的微波功率应用系统设计的参考。 文章首先叙述了工业生产中应用大功率磁控管、速调管的工作原理、工作特性，分析了影响工业用大功率磁控管、速调管输出的微波功率稳定性的因素和解决方案。之后针对大功率连续波在工业生产中的广泛应用，采用磁控管作为系统的微波源。控制系统依据调整磁控管外加磁场可改变输出功率的原理，采用大功率连续波多腔磁控管、电源系统、ARM系统、功率控制电路及线性隔离电路组成硬件控制系统，配合鲁棒性较强，动态响应速度较快的模糊PID控制算法，组成闭环反馈控制系统。该控制回路以标准输入量与反馈量的偏差和偏差变化率为输入量，控制算法经过对输入量的判断，得出PID控制算法中的三个参数，得到输出量，再对系统输出进行控制。 设计的磁控管微波源控制系统在ARM系统的控制下，可以实现微波输出功率在0~15千瓦的范围内连续可调，同时通过MATLAB7.0软件模拟模糊PID控制算法对阶跃函数进行仿真。仿真结果表明模糊PID控制算法的动态响应性能和鲁棒性都较好。