在评估国家综合实力时,钢铁的数量与质量是一个重要方面,其在经济发展中起着不可缺少的促进作用。在金属热处理工艺中,退火处理是一个重要步骤,其直接影响金属内部组织结构。在脉冲燃烧退火炉系统中,温度精度与均匀性控制方法在获取更优钢材质量过程中起着至关重要的作用。温度是一种具有非线性、强耦合、大滞后等特点的对象。在退火炉的工作现场,温度控制系统会受到多种因素的影响,例如外界环境温度、热辐射等。在退火炉内部的区域中,温度会受到燃料与空气气流、炉膛压力、炉体结构等的影响。因此,进行高精度、高均匀性温度控制方式的研究是非常有必要的。本课题研究之初,为积累相关的工程经验,作者积极进入工业炉制造公司,参与退火炉的设计与研究。因此,本文的设计是从退火炉实际的问题出发,分别完成了退火炉的结构设计、各控制子系统的设计、提出了全集成自动化的概念、并设计新型的温度控制器。本文主要完成的研究工作分为以下几点:第一,通过工程实践经验,总结实际中存在的问题,提出了退火炉全集成自动化系统的概念,并且分别对温度检测系统、脉冲燃烧控制系统、点火控制系统和炉膛压力控制系统进行了详细设计。第二,对退火炉上位机组态系统进行了分析,设计了退火炉系统组态画面,最后探讨了西门子组态软件WinCC与PLC的通信方法。第三,通过对退火炉温度特性进行分析,提出了总体优化设计方案,提出多模式控制策略和均匀优化网络。在大温差的模式时,利用基于果蝇智能全局优化算法整定PID控制器参数控制器(FOA-PID),使得温度控制系统获得了更快的响应速度和更小的超调量,提高了系统的动态性能指标和稳态精度;小温差模式下,采用粒子群优化PID参数控制器(PSO-PID),以提高温度的精确性。设计了基于RBF神经网络算法的均匀优化控制器,其目的是提高退火炉温度场的均匀性。第四,完成了木文设计的温度控制算法的仿真研究。仿真结果表明:在大温差模式下,果蝇优化PID控制器能提高退火炉工艺上升段的快速性;在小温差模式下,粒子群优化PID控制器能提高控温精度;均匀优化网络能提高退火炉温度场的均匀性,满足了±3℃的工艺要求。