图3-20 模糊PID控制系统 28   续表

图3-21 模糊PID控制仿真结果图 29

图3-22 控制系统整体框图 30

图3-23 仿真比较 31

表清单表序号 表名称 页码

表3-1 参数表 23

表3-2 参数表 23

表3-3 的控制规则调整表

27表3-4 的控制规则调整表

28表3-5 的控制规则调整表

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1 绪论

1。1 本课题研究背景及意义

当前温度控制广泛应用于各行各业，是一种在现代工业控制参数中十分重要的存在，特别是石油化工、机械制造、食品加工等领域中，由于各行各业差异较大，因此控制对象差异很大，且存在的干扰类型也不相同[1]。

工业热处理中，最常使用的设备就是电热炉，通常对电热炉进行温度控制，主要是检测并控制温度，由于温度系统是非线性的，且具有时变、大滞后以及外界干扰较多等特点，因此研究温度控制一直是行业的热点领域之一[2]。此外由于电热炉的功率较大，因而依靠发热管加热能够快速的提升整体的温度，加热速度很快，但是对其冷却主要依靠的是自然环境的冷却功能，因此当温度发生一定的超调后，就无法有效的对其进行有效调节[3]。正是存在上述问题，因此有必要提升电热炉温度控制调节的精度，当温度超出要求的合理范围内，通过温度控制策略能够较好的处理热工件，从而使温度在要求的范围内，提升电热炉的功率效率，降低损耗[4]。

传统的电热炉使用最多的控制方法是电位差计式控制方法，有效的调节电热炉的温度，但是该方法存在一定的缺点，如控制精度相对较低，耗费的能源也较大，因此效率较低，对环境也有一定的破坏，此外传统的控制方法存在一定的延伸特性，导致无法有效的对温度进行调节[5]。随着电力电子技术的快速发展，特别微型计算机的出现，实现了智能化控制，能够采用体积小、功率高、价格低、性能强的装置完成电热炉的有效调节。

1。2 国内外研究现状

1。3 主要研究内容和章节安排

本文研究对象是炉温，根据温度控制的特点，选择模糊控制与PID控制的结合，以便达到预期的效果。

本文的章节安排如下

第一章 绪论。主要介绍了本文所选课题研究的背景及意义，也描述了国内外的发展现状，以此表明选择该课题的意义。

第二章 被控对象电锅炉和控制策略模糊PID的研究，包括PID控制和模糊控制的理论，模糊系统的组成，特点，模糊控制器的结构及设计，模糊集合及其隶属函数。

第三章 PID控制器设计及其仿真分析，结合锅炉温度控制特点，将PID与模糊结合，得出仿真及数据。文献综述

第四章 对本文进行总结与展望。

2 被控对象及控制策略研究

2。1 被控对象分析

电锅炉主要的功能是将电能转化为热能，其工作原理与传统的锅炉有非常相似的地方。我们从结构上看，该装置主要有两部分组成，一个是“锅”，一个是“炉”[15]。其中“锅”这部分主要是盛放热介质用到，一般都是放水，而“炉”这部分主要完成的功能是将水进行加热，当前国内外生产电热炉的厂家很多，生产的型号也残次不齐，从整体来看，主要有卧式、立式以及多单元式等结构，从传热介质上来讲，主要有蒸汽式、热水式、有机载体式等，从获取热量的来源上主要有蓄热式、直热式。根据加热原理来分，还可以分成下面的几个部分：电热板式、感应式、电热管式、电热棒式以及电极式。由于本文主要针对的研究对象为热水的锅炉部分，因此一般加热方式是通过电阻放热，从而加热水的稳定状态后，一般温度能够达到95摄氏度左右，工作压力处于0。4Mpa的水平。