智能控温法一般使用的是模糊控制法，神经网络控制法以及依据专家经验而制定的控制方案，是以神经元理论和模糊数学理论为基础，在结合专家系统经验来实现智能化的。在实际工程应用中，控制方案采用的最多的应属模糊控制。

1.3本文工作及意义

在讨论各种各样的控制方案中，电阻炉这一类的被控对象已经是很复杂了，它具有大惯性、大滞后性、等等复杂的特性，它的输入输出看起来并不能找到一个能符合它的规律，即无法从中获得精确的数学模型。所以炉温控制仍是控制领域中一个比较难以控制的问题。

本设计以工业中的电加热炉为原型，以实验室中的管式电阻炉为实际的被控对象，采用常规PID控制、智能控制中的模糊PID控制、智能控制中的BP神经网络控制对电阻炉的温度分别进行控制，研究这三种控制算法的控制效果，对实际的控制方案选取提供一个借鉴。

本文的工作内容如下：首先阐述了为什么要研究电阻炉温度控制系统，简要概述了温度控制的几种方

案，并提出由于本次设计的被控对象电阻炉是一个很复杂的系统，以至于常规的控制方法在实际应用中并不理想，进而提出使用智能控制方案，即模糊自适应PID控制和BP神经网络控制。

其次介绍本设计中理论基础，经典控制理论，模糊PID控制网络以及BP神经网络理论，让我们对本设计的控制理论有了大致的了解。在介绍了控制理论的基础上又介绍了三种控制算法，这是本设计算法的核心内容。

再次介绍了电阻炉温度控制的硬件和软件的设计，通过将硬件的输入输出接线，组成一个整体，一起和实现软件的组态编程来达到炉温控制的目的，取得了对电加热炉温度控制的良好效果。

最后说明常规PID参数的整定方法、模糊自适应PID参数的选取调试，神经网络编程中所需要注意的问题，通过三种方法的比较得出各自的优缺点。本次设计对于我们以后控制方案的选择有一定的借鉴意义。

第二章控制理论

2.1经典控制理论

2.1.1概述

在实际的工业生产中，常规PID控制得到了大量的应用，尤其是当控制对象具有精确的数学模型时，效果更好。常规PID控制主要是通过找到合适的比例积分微分系数来控制对象。工作人员在现场的工作中可以根据以往人们的实际经验和此时实际的效果进行参数的调试，以适应生产的需要。常规PID控制理论可以说是最早出现的控制理论，由于其算法简单，实现的效果好，直至如今依然广泛应用于工业领域中。

2.1.2模拟PID控制器

常规PID的控制框图如下：

图2-1常规模拟PID控制系统的原理框图

上图系统主要由常规的比例积分微分控制器、被控对象和一个输出反馈构成，通过输入输出偏差的比例、积分、微分的线性组合构成控制量实现控制。由原理框图我们可以得到下面的输入输出关系式：

写成常见的传递函数形式为：

式（2.1）中e(t)为输入输出的偏差，等于r(t)-y(t);u(t)是控制量；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。

2.1.3数字PID控制器

数字PID控制算法是离不开计算机的。它根据采样时刻对输入输出的偏差进行采样，在通过控制器得出控制量，它是不连续的，要做离散化处理。将连续的变为不连续的往往第一步是将连续的式子写成差分方程的形式，把式(2.1)变换成差分方程，方法为：以采样时刻代替连续时间t，和式代替积分，以增量代替微分