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摘要：大型工业设备是工厂日常生产过程中的重要保障，能够促进工业生产和加工。传统的温度控制模型通常采用开关或PID控制，但是对于大型设备的温度控制缺乏稳定性和精确性，并且没有实现完全自动化，需要大量的人工消耗。基于此，本文提出了一种大型工业温控设备的自动化控制改进模型，将模糊自适应PID技术、卡尔曼滤波算法共同应用在统一温控系统中，再经过建立大型工业设备控制数据模型建立模糊规则，从而形成模糊自适应PID控制系统，并在该系统中加入卡尔曼滤波算法，从而使整个控制系统的稳定性和控制效果得到保障。
关键词：大型工业;温控设备;自动化控制模型;改进
在大型工业的日常生产中，其温控设备必须保证控制在规定的压强和温度，尤其是对温度的控制，过高的温度极易造成设备在高压下引发爆炸，产生生产事故，给企业和人们的生命安全带来巨大的损失。本文提出的模糊自适应大型工业设备的PID控制系统和卡尔曼滤波算法，具有较强的稳定性，完全能够做到精确控制，提高了整个控制系统的稳定性和精确性，从而保证使大型工业正常生产运营，并在一定程度上节约了工业生产成本。
1 大型工业设备温控的特点
通常情况下大型工业设备都具有较大的体积，因此为了使大型工业设备内部的湿气全部排出，很多大型企业都会在设备底部安装排湿风扇进行排湿。这种排湿风扇能够根据传统的设计要求进行工作，并将湿气通过大型工业设备的顶部安装的烟囱进行排湿。由于在湿气排出的过程中会受到气流扰动的影响，因此大型工业温控系统具有较强的复杂性。该温控系统的特点主要有：该温度控制会在很大程度上受到大型工业温控设备体积的影响，是一个具有超级滞后、大惯性的系统，因此在正常的降温过程中会存在诸多不确定因素。另外，热气在排放过程中会受到水分含量和环境参数模型的影响，会因为水分含量不同和环境参数不一致而造成较大的温度控制难度。
2 大型工业电加热装置与温控数学模型
通常情况下，大型工业温控设备中会广泛采用电加热装置，电加热装置的特点是容易实现温度的自动控制，设备简单，安装维修方便，但加热速度较慢，不能实现快速冷却。电加热装置能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，并可根据加热的工艺要求实现整体均匀加热或局部加热（包括表面加热），容易实现真空加热和控制气氛加热。在电加热过程中，产生的废气、残余物和烟尘少，可保持被加热物体的洁净，不污染环境。大型工业温控系统可以通过一阶固定范围惯性后环节模型，用公式表示为：
。其中，K表示大型工业设备静态增益，T表示控制系统的时间系数，t为控制温度滞后时间。
3 PID原理和常规PID温度控制
3.1 PID原理和特点
在大型工业生产中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分和微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器具备结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便的特点，从而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，主要利用比例、积分和微分计算出控制量进行控制。
3.2 常规PID温度控制
PID控制是现阶段大型工业温控设备广泛采用的方法，将被控对象温度的比例通过线性组合进行调节控制。常规数字算法PID控制算法用公式表示为
。公式中
温控系统采样周期。PID控制在实际的大型工业设备生产过程中温度系统非线性，控制过程时变性不稳定性存在，数学模型不易建立，控制效果很难达到实际的生产要求。
4 模糊自适应PID温控系统
自适应PID温控系统与常规的控制方法相结合，将模糊控制中的模糊思想、PID常规控制结合，将控制误差转变成模糊推理机制，然后再介入到大型工业温控设备中，对线性参数自动提高鲁棒性。
4.1 模糊自适应温控原则
在大型工业设备温控过程中，若果误差e较小，则在温度控制方面需要取较大的KP 值，从而减少在大型工业设备中的震荡的出现，保持大型工业设备的正常稳定运行。若果误差在e和ec之间时，应该较小的调整整个大型工业设备温度KP值，保证大型工业的响应速度。K值的大小要根据实际情况来定，太大太小都会直接影响到整个系统。具体算法数值算法公司表示为：
。其中
為温度输出值元素，
为温控过程系统判定值隶属度。
4.2 卡尔曼滤波算法
卡尔曼滤波算法是一种高效率的递归滤波器（自回归滤波器），它能够从一系列的不完全及包括噪声的测量中估计动态系统的状态。卡尔曼滤波实质是由量测值重构系统的状态向量。它以预测、实修、修正的顺序递推，根据系统的量测值来消除随机干扰，再现系统的状态，或根据系统的量测值从被污染的系统中恢复系统的本来面目。在大型工业温控系统中加入卡尔曼滤波算法，主要用以产生线性参数，其具体的方程离散域线性计算方法为：
。公式中
为协方差，
为温控增益系数，
为经过卡尔曼滤波修正的控制信号。
5 结论
在大型工业温控系统中提出一种温控设备的自动化控制改进模型，将模糊自适应PID控制技术、卡尔曼滤波算法共同应用在同一个系统模型中，通过建立大型工业设备控制数据模型，将适合于设备运行的温度控制系统，与模糊自适应PID控制技术相结合，建立模糊规则，完成模糊自适应大型工业设备的PID控制系统，加入卡尔曼滤波算法，使大型工业的整个控制系统的稳定性得到了提高。
实验表明，本文对大型工业温控设备的自动化控制模型，具有很强的稳定性，在一定程度上保证了大型工业日常的生产运营。该自动化控制模型控制温度效果明显，大大降低了大型工业生产成本，有广泛的应用空间。
参考文献
[1]李忠明.大型工业温控设备的自动化控制模型改进[J].电子制作，2016（12）：21.
[2]王贺. 计及温控设备的社区级微网储能容量优化配置及最优经济运行[D].重庆大学，2016.
[3]刘琦. 微网中温控负荷的控制策略研究[D].北京交通大学，2018.
[4]戚野白，王丹，贾宏杰，王冉，陳沼宇，卫文婷，范孟华.基于归一化温度延伸裕度控制策略的温控设备需求响应方法研究[J].中国电机工程学报，2015，35（21）：5455-5464.
关键词：大型工业;温控设备;自动化控制模型;改进
在大型工业的日常生产中，其温控设备必须保证控制在规定的压强和温度，尤其是对温度的控制，过高的温度极易造成设备在高压下引发爆炸，产生生产事故，给企业和人们的生命安全带来巨大的损失。本文提出的模糊自适应大型工业设备的PID控制系统和卡尔曼滤波算法，具有较强的稳定性，完全能够做到精确控制，提高了整个控制系统的稳定性和精确性，从而保证使大型工业正常生产运营，并在一定程度上节约了工业生产成本。
1 大型工业设备温控的特点
通常情况下大型工业设备都具有较大的体积，因此为了使大型工业设备内部的湿气全部排出，很多大型企业都会在设备底部安装排湿风扇进行排湿。这种排湿风扇能够根据传统的设计要求进行工作，并将湿气通过大型工业设备的顶部安装的烟囱进行排湿。由于在湿气排出的过程中会受到气流扰动的影响，因此大型工业温控系统具有较强的复杂性。该温控系统的特点主要有：该温度控制会在很大程度上受到大型工业温控设备体积的影响，是一个具有超级滞后、大惯性的系统，因此在正常的降温过程中会存在诸多不确定因素。另外，热气在排放过程中会受到水分含量和环境参数模型的影响，会因为水分含量不同和环境参数不一致而造成较大的温度控制难度。
2 大型工业电加热装置与温控数学模型
通常情况下，大型工业温控设备中会广泛采用电加热装置，电加热装置的特点是容易实现温度的自动控制，设备简单，安装维修方便，但加热速度较慢，不能实现快速冷却。电加热装置能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，并可根据加热的工艺要求实现整体均匀加热或局部加热（包括表面加热），容易实现真空加热和控制气氛加热。在电加热过程中，产生的废气、残余物和烟尘少，可保持被加热物体的洁净，不污染环境。大型工业温控系统可以通过一阶固定范围惯性后环节模型，用公式表示为：
。其中，K表示大型工业设备静态增益，T表示控制系统的时间系数，t为控制温度滞后时间。
3 PID原理和常规PID温度控制
3.1 PID原理和特点
在大型工业生产中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分和微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器具备结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便的特点，从而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，主要利用比例、积分和微分计算出控制量进行控制。
3.2 常规PID温度控制
PID控制是现阶段大型工业温控设备广泛采用的方法，将被控对象温度的比例通过线性组合进行调节控制。常规数字算法PID控制算法用公式表示为
。公式中温控系统采样周期。PID控制在实际的大型工业设备生产过程中温度系统非线性，控制过程时变性不稳定性存在，数学模型不易建立，控制效果很难达到实际的生产要求。
4 模糊自适应PID温控系统
自适应PID温控系统与常规的控制方法相结合，将模糊控制中的模糊思想、PID常规控制结合，将控制误差转变成模糊推理机制，然后再介入到大型工业温控设备中，对线性参数自动提高鲁棒性。
4.1 模糊自适应温控原则
在大型工业设备温控过程中，若果误差e较小，则在温度控制方面需要取较大的KP 值，从而减少在大型工业设备中的震荡的出现，保持大型工业设备的正常稳定运行。若果误差在e和ec之间时，应该较小的调整整个大型工业设备温度KP值，保证大型工业的响应速度。K值的大小要根据实际情况来定，太大太小都会直接影响到整个系统。具体算法数值算法公司表示为：
。其中為温度输出值元素，为温控过程系统判定值隶属度。
4.2 卡尔曼滤波算法
卡尔曼滤波算法是一种高效率的递归滤波器（自回归滤波器），它能够从一系列的不完全及包括噪声的测量中估计动态系统的状态。卡尔曼滤波实质是由量测值重构系统的状态向量。它以预测、实修、修正的顺序递推，根据系统的量测值来消除随机干扰，再现系统的状态，或根据系统的量测值从被污染的系统中恢复系统的本来面目。在大型工业温控系统中加入卡尔曼滤波算法，主要用以产生线性参数，其具体的方程离散域线性计算方法为：
。公式中为协方差，为温控增益系数，为经过卡尔曼滤波修正的控制信号。
5 结论
在大型工业温控系统中提出一种温控设备的自动化控制改进模型，将模糊自适应PID控制技术、卡尔曼滤波算法共同应用在同一个系统模型中，通过建立大型工业设备控制数据模型，将适合于设备运行的温度控制系统，与模糊自适应PID控制技术相结合，建立模糊规则，完成模糊自适应大型工业设备的PID控制系统，加入卡尔曼滤波算法，使大型工业的整个控制系统的稳定性得到了提高。
实验表明，本文对大型工业温控设备的自动化控制模型，具有很强的稳定性，在一定程度上保证了大型工业日常的生产运营。该自动化控制模型控制温度效果明显，大大降低了大型工业生产成本，有广泛的应用空间。
参考文献
[1]李忠明.大型工业温控设备的自动化控制模型改进[J].电子制作，2016（12）：21.
[2]王贺. 计及温控设备的社区级微网储能容量优化配置及最优经济运行[D].重庆大学，2016.
[3]刘琦. 微网中温控负荷的控制策略研究[D].北京交通大学，2018.
[4]戚野白，王丹，贾宏杰，王冉，陳沼宇，卫文婷，范孟华.基于归一化温度延伸裕度控制策略的温控设备需求响应方法研究[J].中国电机工程学报，2015，35（21）：5455-5464.