电阻炉智能模糊控制系统的研制

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随着控制理论和电子技术的发展,工业控制器的强适应能力和高智能化正逐步成为现实。其中以单片机为核心实现的数字控制器因其体积小、成本低、功能强、简便易行等特点而得到广泛应用。 电阻炉是工业生产中常用的电加热设备,广泛应用于冶金、机械、建材等行业。电阻炉是一个具有时滞的、非线性特点的的被控对象,且升温具有单向性,很难建立精确的数学模型。采用常规的PID调节器,由于其参数固定,不能及时跟踪对象特性的变化,控制效果往往不佳。 本课题的研究目的在于通过对实验室电阻炉特性的研究,以单片机为硬件平台,结合模糊控制的思想,根据电阻炉特性的变化,设计一种基于自学习的PID参数能够自动整定、控制精度高的模糊自整定PID温度控制器,以满足工业生产中对高性能温度控制器的需求。 本文详细地阐述了智能温度控制器的硬件组成、软件设计及相关接口电路。在研制过程中充分考虑了系统的可靠性,并采取了一系列的措施予以保证。针对控制对象的模型结构的不确定性和大时滞的特点,通过对常规PID控制算法存在不足的分析,研制了基于智能控制理论的自学习模糊自整定PID控制算法,实现了PID参数的在线自整定。与常规PID控制算法相比,该算法具有调节时间短、超调量小、抗干扰性能好等优点。 智能温度控制器已成功运用于实验室的电阻炉温度控制系统,仿真与应用结果表明:该智能模糊控制系统控制方案合理,控制算法可行,在很大程度上改善了电阻炉控制系统的动、静态性能,达到了预期目的。
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