电阻炉温度控制系统设计及仿真研究设计

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1、电阻炉温度控制系统设计及仿真研究摘要温度控制在工业控制中一直是富有新意的课题，对于不同的控制对象，有着不同的控制方式和模式。温度系统惯性大、滞后现象严重，难以建立精确的数学模型，给控制过程带来很大难题。本论文主要针对电阻炉这一类复杂的被控对象，研究一种最佳的控制方案，以达到系统稳定、调节时间短且超调量小的性能指标。借助MATLAB中的Simulink和Fuzzy工具箱，对电阻炉PID控制系统和模糊控制系统进行仿真分析。结果表明当采用PID控制时，虽然结构简单、容易实现，但无法保证控制精度；当采用纯模糊控制时，超调量与调节时间虽然同时达

2、到预期效果，但系统出现了稳定误差，所以本文将模糊控制的智能性与PID控制的通用性、可靠性相互结合，提出了模糊控制与PID控制相结合的方案。经仿真研究，模糊控制与PID控制相结合的控制效果达到了电阻炉温度控制系统的性能指标，是一种较为理想的智能性控制方案。关键词：电阻炉；PID控制；模糊控制；MATLAB仿真TheTemperatureControlSystemDesignandSimulationResearchofResistanceFurnaceAbstractTemperaturecontrolisainnovativetopi

3、csintheindustrialcontrol.Fordifferentcontroltargets,ithasdifferentcontrolmethodsandmodels.Thetemperaturesystemhasbiginertiaandserioushysteresis.Sincetheestablishmentofaccuratemathematicalmodelsisratherdifficult,itbringsverybigdifficultproblemsforthecontrolledprocess.Aim

4、satakindofcomplexcontrolledplantastheresistancefurnace,thepresentpapermainlystudiesonekindofbestcontrolplantoachievestheperformanceindicatorsofstablesystem,shortcontroltimeandsmallperformance.WithSimulinkandFuzzytoolboxinMATLABSimulink，thedesigncarriesonthesimulationana

5、lysistotheresistancefurnacePIDcontrolsystemandthefuzzycontrolsystem.TheresultindicatedthatwhenusesthePIDcontrol,althoughthesystemhassimplestructureandeasytorealize,itisunabletoguaranteethecontrolprecision;Whenitusesthepurefuzzycontrol,althoughcontroltimeandoveradjustmen

6、tachievestheexpectationeffect,butthesystempresentedthestableerror,thereforethisarticleproposedthefuzzycontrolandthePIDcontrolunifyplan.Afterthesimulationresearch,thecontroleffectwhichthefuzzycontrolandthePIDcontrolunifiedhasachievedtheresistancefurnacetemperaturecontrol

7、system'sperformanceindex.Itisonekindofmoreidealintelligencecontrolplan.Keywords:Resistancefurnace;PIDcontrol;Fuzzycontrol;MATLABsimulation目录摘要IAbstractII第一章引言11.1课题背景11.2论文研究的主要内容11.3论文研究的重点和难点2第二章电阻炉的介绍32.1电阻炉的特点32.2电阻炉的分类42.3电阻炉的工作原理62.4电阻炉的数学模型及其推导7第三章电阻炉温度控制系统93.1温度

8、控制方案的介绍93.2温度控制的基本原理123.3PID控制153.3.1PID控制发展的现状153.3.2PID的控制原理163.3.3PID的控制算法183.4PID控制的参数整定20第四章模糊控制234.1模糊控制