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电加热炉在现代工业生产中得到广泛应用。对这样一个大惯性、纯滞后、参数时变的非线性对象的控制,至今仍是一个研究的热点和难点。由于很难准确建立起电加热炉的数学模型,而且纯滞后时间和惯性时间不易确定,仅用传统的控制方法难以完成良好的控温任务。而很多工业控制过程都具有与电加热炉相似的特点,所以研究这类被控对象,选择一种好的控制策略无疑有着实际的意义。本文把模糊控制理论应用到炉温控制系统中,对研究模糊控制理论和电加热炉这种难控制对象,都提供了有益的经验。
对基本模糊控制器、高精度模糊控制器、带修正因子模糊控制器、模糊-PID控制器、PID参数自整定模糊控制器、模糊神经网络控制器的基本原理、基本结构及其性能进行了分析和研究。以工业中的电加热炉为背景,以实验室中的电加热炉为实际被控制对象,以Delphi6作为开发工具,采用面向对象技术,设计了电加热炉炉温控制系统。采用阶跃响应方法近似确定了电加热炉的数学模型。对采样周期的选择、数字滤波、死区问题、冷端补偿进行了实验研究,得出炉温控制系统的各项参数。把模糊控制理论应用到电加热炉炉温控制系统中。实验结果表明,采用高精度模糊控制器、模糊-PID控制器、PID参数自整定模糊控制器、模糊神经网络控制器的控制效果好。
针对带修正因子模糊控制存在稳态性误差的缺点,在带修正因子模糊控制的基础上,提出了一种在线插值模糊控制方法,设计了在线插值模糊控制器,对其性能进行了分析论证,并在炉温控制系统中应用。同时对实验结果进行了比较和分析,结果表明:本文所提出的在线插值模糊控制,消除了系统的稳态误差,没有超调和振荡,鲁棒性较强,而且简单易行,具有一定的实用价值。