温度在众多工业生产领域中是重要的控制对象,绝大部分物理和化学变化都会受到来自温度的影响。但由于温度控制系统通常都具有大惯性、滞后性和时变性等特点,为控制器的设计带来了一定难度。尤其是需要进行温度跟踪控制的场合,要想取得良好的跟踪效果十分不易。为此,本文以小型电加热釜为研究对象,对电加热温度跟踪控制系统进行了建模和控制策略研究。具体的研究内容如下:首先,介绍了电加热温度控制系统的组成和工作原理。构建了以西门子S7-1200PLC为控制核心、以脉宽调制固态继电器为执行器、以pt100铂热电阻传感器采集加热釜温度数据的实验平台控制系统。同时,简述了热电阻温度测量原理与脉宽调制(PWM)原理。其次,通过分析热流流动规律,建立了电加热釜的数学模型,并讨论了被控对象动态特性的影响因素。为了获得被控对象的具体参数,采用切线法对所建立的数学模型进行离线参数辨识。随后,对电加热温度控制系统的控制策略进行研究,设计了基于Smith预估的模糊PID控制器。Smith预估器的作用是补偿滞后环节,消除滞后时间对系统稳定性的影响;模糊PID控制器主要是为了弥补Smith预估器对被控对象模型参数十分敏感这一不足。仿真结果表明,本文所采用的Smith-模糊PID控制策略,其温度跟踪误差变化范围更小,跟踪效果更好,系统的温度跟踪性能更高。最后,通过对实验平台进行二次开发,完成控制算法在PLC中的程序编写,新版人机界面的制作,以及上、下位机通信,得以在该实验平台上依次进行常规PID、Smith-PID、Smith-模糊PID三种控制方法的温度跟踪实验。实验结果表明,本文所采用的Smith-模糊PID控制策略能够有效地减小温度跟踪误差的变化范围,提高温度跟踪精度,取得更好的跟踪效果,提升系统的整体温度跟踪性能。