查阅相关文献可以看到,国内外最早使用电热炉是从19世纪20年开始的[6]。到了上世纪,也出现了相关的控制系统,如分布式控制,主要出现在当时的发达国家如欧美、日本等,能够较好的对电热炉进行有效调节。近些年,随着模糊控制、神经网络、自适应控制等相继出现,使得对电热炉的控制越来越多样化,此外国外相关研究人员还将可编程控制器、智能控制等算法相继加入到电热炉控制当中,不断提升电热炉控制效果[7]。73449
国内虽然针对电热炉的控制较少,起步较晚,总的来讲主要经历了下面几个阶段:
(1)纯手动控制方法
(2)单元组合仪表控制方法
(3)微机控制方法
(4)分散控制方法
从上世纪开始我国相继从国外引进了相应的控制技术,但是由于受到诸多方面的影响,我国在电热炉等领域的发展仍然面临问题,特别是中小企业仍然无法自主生产电热炉有效的控制装置。
进入到21世纪,随着我国经济实力的不断发展,技术的成熟,特别是智能控制不断完善,我国不断开展新一代电热炉的研发工作,不但优化当前电热炉的控制系统,从而使得电热炉温度控制领域成为了最具发展潜力的行业。随着近些年我国市场经济的不断减少,市场竞争也趋于激烈。在整个工业生产中,不仅要求高质量,此外还要求生产的设备价格低,精度高,品质好,因此对温度控制策略的不断优化和改进已经成为了电热炉控制领域的趋势,下面简单分析下工业控制领域发展的基本概况[8]。论文网
单考虑理论方面的因素,通常将工业控制分为是三个阶段:
(1)经典控制阶段
(2)现代控制阶段
(3)智能控制阶段
经典控制阶段属于初级阶段,主要使用的理论是一种以传递函数为基础的控制理论叫经典控制理论,通常采用常规液压、电动等方法完成对工业生产过程的温度变化,液体流量大小,压力数值等单输入单输出的控制对象进行测量和控制,而它无法对多输入多输出系统、时变系统、非线性系统进行测量和控制。
第二阶段主要进行发展和完善阶段,此时运用的主要是建立在状态空间上的一种分析方法即现代控制理论,通过计算机、各种仪器等设备,对复杂现象进行有效分解处理,从而完成最后的控制效果,在这一阶段中由于建模理论、实时控制特性等获得了突破性发展,因此能够有效的优化模型,提升控制效果。较于上面的经典控制理论,它的应用更加广泛,控制对象多了一个多输入多输出的控制系统[9]。
当前发展阶段记为第三阶段,当前控制主要的发展趋势是智能、综合化,特别是近些年兴起的人工智能方法,能够进一步提升温度控制效果。智能控制当中最具发展潜力的是神经网络控制方法、专家系统控制方法、模糊系统控制方法,本文采用的控制方法是模糊控制,该方法能够较好的将确定性和不确定性两方面综合考虑,从而将其转化为知识,有效的提升控制效果[10]。
二十世纪六十年代中期,L。A。Zadeh提出了模糊数学,模糊逻辑由此得到了快速的发展。此时,Zadeh又提出了隶属函数,一种用来表示事物模糊性的概念。隶属函数对模糊逻辑有着举足轻重的作用,人们也通过隶属函数开始对模糊事物和问题进行描述和分析。
模糊控制的发展最初在西方发展较难,可是到了日本等东方国家得到了大力的推崇,模糊控制也迅速发展起来。最近这些年,模糊控制不仅仅在理论上得到了很大的发展,技术上更是有了很大的进步[11]。
模糊理论和应用在我国起步较晚但发展迅速,二十世纪八十年代初,我国成功创立了中国模糊系统和模糊数学学会,与此同时,我国还创办了《模糊教学》,是世界上第二种模糊专业学术杂志[12]。在1987年的时候,该杂志由于模糊技术的发展及应用改名为《模糊系统与教学》。而现在我国已经成功成为与美国,西欧,日本并列的模糊数学研究的四大力量,同时,我国还是世界上模糊数学及应用的领导者之一[13]。国际模糊界也对我国现有的模糊控制的研究成果有着强烈的兴趣和关注,模糊应用也在稳定的发展。