《PID控制的电阻炉炉温控制系统的设计与仿真》开题报告

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1、本科毕业设计(论文)开题报告题目：基于PID控制的电阻炉炉温控制系统的设计与仿真教学单位：专业：学号：姓名：指导教师：2010年12月开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业教研室审查后生效。2.开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师签署意见。3.开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于12篇（不包括辞典、手册，其中外文文

2、献至少2篇，对外汉语专业不做硬性要求），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按照国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写。4.指导教师意见和所在教学单位意见用黑墨水笔书写，并亲笔签名。5.年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2010年11月26日”或“2010.11.26”。1.毕业设计（论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况。1.1题目背景及研究意义从20世纪20年代开始，电阻炉就在工业上得到使用。随着科学技术的发展，电阻炉被广泛的应用在冶金、机械、石油化工、电力等工业生产中，在很多生产过程中，温度的测量和控制与生产安全、生产效

3、率、产品质量、能源节约等重大技术经济指标紧紧相连。因此各个领域对电阻炉温度控制的精度、稳定性、可靠性等要求也越来越高，温度测控制技术也成为现代科技发展中的一项重要技术。PID控制温度的效果主要取决于P、I、D三个参数。PID控制对于确定的温度系统，控制效果良好，但对于控制大滞后、大惯性、时变性温度系统，控制品质难以保证。电阻炉是由电阻丝加热升温，靠自然冷却降温，当电阻炉温度超调时无法靠控制手段降温，因而电阻炉温度控制具有非线性、滞后性、惯性、不确定性等特点。目前国内成熟的电阻炉温度测控系统主要以PID控制器为主，由于其参数整定不理想，因此很难保证电阻炉控制系统的精度、稳定

4、性等。应用广泛的温度智能控制的方法有模糊控制、神经网络控制等，具有自适应、自学习、自协调等能力，保证了控制系统的控制精度、抗干扰能力、稳定性等性能。本课题运用常规PID三个参数调整相比，省时、高效，为实现简易的自整定控制带来方便。具有一定的理论研究意义。1.2国内外研究情况传统的PID控制及改进型PID控制原理简单、工作稳定、可靠性高、鲁棒性强，曾在电阻炉温度控制系统中得剑了普遍的采用，其缺点是必须预先建立控制对象的精确数学模礁，因而其对于一些大滞后、多输入、时变性电阻炉系统，控制效果难以满意。自智能控制理论发展以来，智能控制技术开始逐渐应用于工业控制。在20世纪90年代

5、，美国、英国相续发表《智能控制专辑》，日本、德国等国也连续发表多篇智能控制方面的论文，涉及到军事、工业、家用电器等众多领域，包括智能温度控制在各个领域的应用。智能控制在温度控制系统中的应用越来越广泛。目前，国外已研制出商品化、智能化、精度高、小型化的智能温度控制系统，开发出成熟的智能控制算法和控制软件。相比较而言，国内智能控制技术的应用要落后于国外，目前国内成熟的温度控制系统以常规PID和各种改进PID控制为主，商品化的智能控制系统少。2.本课题的主要内容和拟采用的研究方法或措施。2.1本课题的主要内容（1）针对电阻炉实际应用中的特点，对被控对象进行机理分析，建立被控对象

6、的数学模型，选择适合于电阻炉温度控制的纯PID控制、加入Smith预估器的PID进行控制，并利用Matlab软件的Simulink开发环境对它们的控制性能进行了仿真研究。（2）综合PID控制系统性能指标的要求，设计了基于PID的电阻炉温度控制器，使之能够达到响应速度快、超调量小于0.5％、稳态误差在±l℃内的系统性能指标，并利用Matlab软件的Simulink开发环境对它的控制性能进行了仿真验证。2.2拟采用的研究方法或措施（1）通过图书馆、资料室或网络查阅相关资料，根据任务书，确立研究方向和设计思路。（2）充分调研和收集资料，通过对电阻炉的结构进行分析，对其系统建立合

7、适的数学模型，然后建立相应的组成框图和系统框图。（3）分析系统的性能指标，利用PID对系统进行校正，最后利用Matlab软件对系统进行仿真研究。3.预期成果形式。根据电阻炉的数学模型，对设计的温度控制系统进行理论分析和研究，通过PID校正对其系统进行参数设置，最后通过软件仿真出系统的各项性能指标。（1）完成电阻炉数学模型的建立、组成框图、系统框图的建立。对系统的各项性能指标进行PID校正。（2）利用MATLAB进行仿真，得到较为理想的性能指标。（3）毕业设计说明书1篇，不少于8000字。4.本课题的重点及难点，前期已开展工作。