温度控制系统的仿真及研究

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1、华中科技大学文华学院学生毕业设计（论文）开题报告学生姓名学　号学部（系）信息科学与技术学部专业年级设计（论文）题目温度控制系统的仿真与研究指导教师一、设计（论文）选题的依据（选题的目的和意义、该选题在国内外的研究现状及发展趋势，等）(一)课题的目的与意义在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料有煤气、天然气、油、电等；控制方案有直接数字控制（DDC），推断控制，预测控

2、制，模糊控制（Fuzzy）专家控制(ExpertControl)，鲁棒控制（RobustControl）,推理控制等.温度的测控技术已由模拟测控技术逐渐让位与以单片机为主的微处理器测控技术，形成数字与模拟混合的测控系统和纯数字测控系统的应用，并正向全数字测控方向快速发展。近年来，随着科技的进步温度控制系统已应用到生活的各个领域但温度控制一直是个为开发的领域，却又与人们生活息息相关。，控制方案也有所不同。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥

3、、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度测量和控制都直接和安全生产、保证产品质量、提高生产效率，节约能源等重大经济技术指标相联系，因此温度测控技术在国民经济各个领域中都受到了相当的重视。温度控制技术是一种比较重要的工业技术，不仅应用在化工、医疗、航空、航天等高科技领域，还应用在一般的日常生活中。温度控制系统一般指对某一特定空间的温度进行控制调节，使其达到并满工艺过程的要求。因此，温度控制系统课题的研究成为必要。PID控制是最早发展起来的经典控制策略,是用于过程控制最有效的策略之一。由于其原理简单、技术成，在实际

4、应用中较易于整定,在工业控制中得到了广泛的应用。它最大的优点是不需了解被控对象精确的数学模型,只需在线根据系统误差及误差的变化率等简单参数,经过经验进行调节器参数在线整定,即可取得满意的结具有很大的适应性和灵活性。近年来，随着科技的进步温度控制系统已应用到生活的各个领域但温度控制一直是个为开发的领域，却又与人们的生活息息相关。温度控制技术是一种比较重要的工业技术，不仅应用在化工、医疗、航空、航天等高科技领域，还应用在一般的日常生活中。温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节，使其达到并满足工艺过程的要求。因此，温度控制系统课题的研究成为必要。

5、电加热炉温度控制具有单向性，大惯性，纯滞后，时变性等特点。单纯的依靠传统的控制方式都很6难达到高质量的控制效果。而PID控制技术以其结构简单、稳定可靠、容易实现、理论体系成熟等特点，在实际工程中得到了极为广泛的应用。它可以消除系统的稳态误差，但其快速性与超调量之间不可调和的矛盾关系、对被控对象参数变化较差的适应能力，使得这种算法在一定程度上难以满足高标准的技术要求。模糊控制能够保证系统在快速响应的同时保持较小的超调量，且对被控参数变化有较强的适应能力，但却不可避免的在控制过程中存在稳态误差。本课题从工程应用的角度出发，经典控制与现代智能控制相结合，

6、将两者有机地结合在一起，实现优势互补，提出了一种复合PID控制算法。(二)国内外研究现状和发展趋势温度控制系统在国内从生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。国内技术还不十分成熟，形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后，还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德

7、国、瑞典等技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点：一是适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制；二是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制；三是能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制；四是温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，适应的范围广泛；五是温控器普遍具有参数自整定功能。借助计算机软件技术，温控器具有对控制对象参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能，能够根据历史经验及控制对象的变化情

8、况，自动调整相关控制参数，以保证控制效果的最优化；六是具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。二、主要参考文献综述(一