4。3。2  分段逻辑PID控制 23

结  论 25

致  谢 26

参考文献 27

1  绪论

1。1  课题研究背景及意义

自上世纪90年代以来，自动化技术迅猛发展，成就卓著，日渐成为国家高新科技的重要分支。在现代生产过程自动化技术中，过程控制技术对提高经济效益和劳动生产率、实现最优技术经济指标、改善劳动条件、节约能源、保护环境有着愈发重要的意义[1,2]。论文网

在人们日常生活和工业生产过程中，不可避免地会涉及到温度控制的实际场景，如室温控制，加热火炉温度控制。在水温控制方面，冬季常温泳池水温控制，工业现场使用的水塔温度的控制，生物生命科学使用的营养箱也常常需要进行恒温控制，因此，设计稳定的控制器来精确调整容器内的水体温度，使得系统维持恒定的温度显得尤为重要。

温度是工业生产过程中的重要参数之一，对温度进行有效控制是保证安全生产及产品质量的基础。温度对象往往具有非线性、时变性和滞后性，方案选择不当，控制器参数整定不良，都将导致温度控制难以达到理想效果[3]。因此，设计一种性能稳定、控制精度高、易于操作检测、自动化程度高的温度控制系统对于工业应用与发展有着无可取代的作用，对温度控制系统进行研究具有重要的现实意义和理论价值[4]。

在工业技术迅猛发展的当下，人们对于生产过程的自动化水平要求日益提高，每一个新的控制算法的应用与实现都促进着现代工业的发展。近年来，国内一些控制领域已经达到了国际领先水平，但就如何将理论成果转化为实际应用，目前国内水平与某些发达国家相比仍有很大差距。究其原因是多方面造成的，但最重要的还是理论的研究脱离了实际背景，当理论应用到工程现场时会不可避免的受限于各种实际问题，严重制约了应用前景。在不具备将现实工业生产“拷贝”到实验室的当下，寻求经济适用的、具备典型对象特性的使用装置是探索将理论成果转化为应用技术的一条捷径[5,6]。

1。2  过程控制的发展概况[1]

19世纪40年代前后（手工阶段）：凭经验人工控制生产过程，关键参数靠人工观察，操作靠人工执行，劳动生产率很低。

19世纪50年代前后（仪表化与局部自动化阶段）：过程控制发展的第一个阶段，一些工厂企业实现了仪表化和局部自动化。此阶段的主要特点是检测和控制仪表普遍采用基地式仪表和部分单元组合仪表（多数是气动仪表）；过程控制系统结构大多为单输入、单输出系统；被控参数主要是温度、压力、流量和液位参数；控制目的是保持这些参数的稳定，消除或者减少对生产过程的主要扰动；此阶段的控制理论是应用以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入单输出的定值控制系统的分析和综合问题。 

19世纪60年代（综合自动化阶段）：过程控制发展的第二个阶段，工厂企业实现车间或大型装置的集中控制。该阶段的主要特点是检测和控制仪表大多采用单元组合仪表（气动、电动）和组装仪表，计算机控制系统开始应用于过程控制领域，实现了直接数字控制（DDC）和设定值控制（SPC）；过程控制系统结构升级为多变量系统，同时出现了各种复杂控制系统，如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统；控制目的也转变为提高控制质量或实现特殊要求；在控制理论上，除沿用经典控制理论外，现代控制理论开始得到应用。