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固体焼成プロセスにおける材料内温度分布の新しいオンライン推定法と制御

固态烧结过程中材料内温度分布的在线估计和控制新方法

基本信息

批准号：
63550697
负责人：
松本繁
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

固体焼成プロセスの最適化を図るために、材料内温度分布のオンライン推定法と制御方法の確立を目的として理論・実験の両面から検討を行い、下記の成果を得た。1.材料内温度分布のオンライン推定法について:熱伝導度や熱容量が温度の関数となる非線形熱伝導プロセスに対して、材料の表面温度のみの観測値を用いて、材料内の温度分布をオンラインで推定するアルゴリズムを開発し、先ずシミュレーションにより検討した。次に、これを実験で検証した。実験には、直径64mmのアルミナ円柱状資料を用いた。この材料の熱物性値を予め実験により調べた結果、熱拡散係数は温度の上昇と共に減少し、熱容量は逆に若干増大することがわかった。この資料を用いて電気炉で一定加熱速度で加熱し、試料内の温度分布の経時変化を測定した。温度分布推定には、表面から3mm内側の点1点のみを用いた。その結果、材料内の半径方向温度分布が満足のいく精度で推定できることを確認した。2.最適昇温パターン計算法について:焼成プロセスの最適制御を図るためには、材料内温度勾配がある許容値を越えない範囲で、最短時間で目標の温度まで昇温するための焼成ガスの最適軌道を予め求めておくことが必要である。そこで、先ず、焼成ガスの最適昇温パターンを探索するアルゴリズムを検討した。材料の熱物性値が一定の場合については、焼成ガスの昇温パターンを解析的に求める方法を開発した。次に、材料の熱物性値が温度の関数となる非線形な場合には、数値的に最適昇温パターンを計算するアルゴリズムを開発した。いずれも、シミュレーションによる検討を行ったのみで、実験的に確認するところまでは至らなかった。今後、この昇温パターンに追従させる制御を実験的に検討する予定である。

The optimization of solid state sintering process, estimation of temperature distribution in materials, establishment of control methods, theory and implementation of surface analysis, and the results of the following are obtained. 1. The temperature distribution estimation method in materials includes: thermal conductivity, thermal capacity, temperature dependence, nonlinear thermal conductivity, measurement of surface temperature of materials, estimation of temperature distribution in materials, development of temperature distribution, and preliminary investigation of temperature distribution. The second time, the second time, the third time, the third time. The diameter of 64mm is 64mm, and the columnar data is used. The thermal properties of the material are adjusted to the temperature, the thermal dispersion coefficient decreases, and the thermal capacity increases. This data is used to measure the temperature distribution in the sample at a certain heating rate in the electric furnace. The temperature distribution is estimated to be 3mm inside the surface and 1 point inside the surface. The results show that the radial temperature distribution in the material is sufficiently accurate to be estimated. 2. The calculation method of optimum temperature rise: optimum control of firing temperature, optimum temperature distribution in material, optimum temperature rise, optimum orbit of firing temperature, minimum time, optimum orbit of firing temperature, optimum orbit of firing temperature. To explore the optimal temperature for the combustion process The thermal properties of materials are analyzed in certain cases. In addition, the thermal properties of the material are related to the temperature and non-linear conditions, and the optimum temperature is calculated. In the middle of the day, the first day of the month, the month, the first day of the month, the month, the first day of the month, the first day of the month, the month, the first day of the month, the month, the In the future, the temperature rise will be controlled by the scheduled time.