【摘 要】
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微波加热得益于其独特的加热机制拥有诸多传统加热无法比拟的优势,在工业应用方面表现出极大的应用价值。由于工业级微波加热系统结构复杂、加热腔体内多物理场相互耦合、媒质介电常数和物理特性随温度变化、加热过程中能够获取的参数有限,这些因素极大地增加了微波加热实际应用的难度。论文针对隧道式多微波源加热系统的媒质加热干燥过程,基于多物理场仿真软件对微波加热过程中各因素对媒质受热的影响和加热模式进行分析,并根据
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微波加热得益于其独特的加热机制拥有诸多传统加热无法比拟的优势,在工业应用方面表现出极大的应用价值。由于工业级微波加热系统结构复杂、加热腔体内多物理场相互耦合、媒质介电常数和物理特性随温度变化、加热过程中能够获取的参数有限,这些因素极大地增加了微波加热实际应用的难度。论文针对隧道式多微波源加热系统的媒质加热干燥过程,基于多物理场仿真软件对微波加热过程中各因素对媒质受热的影响和加热模式进行分析,并根据优化加热模式提出合理的控制策略对微波源功率进行控制,完成媒质的加热干燥目标。主要研究内容如下:（1）基于数值仿真对加热过程中各因素对媒质受热的影响进行研究,获取多微波源加热系统的最优参数组合,提升媒质受热均匀性。结合电磁学和传热学基本理论推导电磁场模型和热传递模型,使用仿真软件COMSOL Multiphysics对隧道式多微波源加热系统进行数值模拟。根据实际设备等量缩放建立仿真模型,比较传动带运动与静止状态下媒质受热的区别,依次探究微波功率、馈口数目及其组合、传送带运送速度、媒质厚度等因素对微波加热过程中媒质受热的影响。在清楚各因素对媒质温度分布的影响之后根据实验和仿真不断更改各参数,找到适合微波加热系统的最优参数组合。（2）在仿真分析基础上提出合理高效的控制策略,实现对媒质的加热目标。根据仿真分析结果以及控制目标对被控对象进行合理简化,将隧道式多微波源加热系统的控制对象确定为3号腔体内的5号微波源。加热过程中1、2、3、4号微波源功率固定起预热作用,通过实时控制5号微波源功率完成加热目标。根据被控对象的温升曲线使用ARX（自回归遍历）辨识出系统的数学模型,基于该数学模型先后引入模糊自适应算法、改进BP神经网络、遗传算法来增强PID控制器的性能,比较四种算法的优缺点及控制性能,最后通过实验验证算法的有效性。
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