基于模糊控制器的炉温控制算法仿真与应用.pdf

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1、基于模糊控制器的炉温控制算法仿真与应用郭官周。等S．r’nuIationandAppIicationofFurnaceTemperatureControlAIgorithmBasedOnFuzzyCOntrO¨er邦存周场霞滑邦关赵义武曾夸伟(装甲兵工程学院控制系，北京l嗍2)摘要：针对电阻炉数学模型时变的特点，提出了一种带积分输出的模糊控制器设计方案。以带积分输出的模糊控制算法为基础，对实验室电阻炉的炉温控制装置进行了软件设计，并以两门子s7锄可编程控制器为平台，采用组态王监控系统软件对控制算法进行了调试。M

2、atlab仿真结果表明。带积分输出的模糊算法能够较好地适应数学模型时变的控制对象，得到满意的控制效果。关键词：热处理温度控制算法模糊控制器可编程控制器组态王监控系统中图分类号：1乾73文献标志码：AAhIn童ct：In们cord粕cewiththetime-varyirIgfeatur∞oftlle咖曲ematicalmodelof瑚istamcefhm∽e，tlledesi印str丑Ite舒offh踞ycontmuerwitllinteg吼loutputisprop∞ed．withtl陀fhzzycontro

3、l如ri岫witlIintegraJ叫tput船tllef乩ndation。tlleB0fha弛forlabomtorytempemtIl陀c佣nuldevicefor陀8istance如m∽eh舶h弛ndesigned；andwit．1Sieme鹏S7-200pm删mablecontI_oUer船tIIephtfo硼，tllecontIDlalgoritIImisdebug酬w汕tlIe啪nitorillgsystem妯w珊鼬ngVIEw．1k懒dtofMatlabsim山ti伽i础cate8tllat岫fl

4、唧con廿0l如ritIlmwitlIinte-graIoutputisbenersuitablef撕tIIetimev町yingco咖lobject蛐dobtaim枷B如ctorycon乜oI陀蚰ltB．-【eywords：Heattp魄trIIentTemper咖他con咖laIgoritlImFuz巧contmllerPmgmm眦ble109iccontmUer硒IlgVIEwmoIlitoriIIgsystemO引言随着工业电炉的应用越来越广泛，工农业生产中的冶金、机械、建材等行业对电炉温度控制系统的要

5、求也越来越高。在大多数工业生产过程中，由于系统本身存在非线性、多变量、强耦合和时滞等特点，使温度成为一个非线性时变参数，且工作环境的随机性以及易受干扰的特点，常规的数学工具难以建立精确的数学模型。对此，本文建立了基于模糊控制理论的模糊控制器，以解决温度难以控制的问题J1。但是在基本的模糊控制系统中，一般是不可能消除稳态偏差的。理论上，如果能将积分器消除稳态误差的功能与模糊控制器适应非线性时变系统的功能联系起来，就有可能建立高性能指标的新型控制器‘“。本文基于这个思路，试图为热处理电炉炉温控制系统找到一种优良控制

6、器。1炉温控制数学模型1．1炉温控制数学模型热处理电炉是～个具有蓄热能力的设备‘31，其数修改稿收到日期：20lO一0r7一”。第一作者郭官用，男．1985年生，现为装甲兵工程学院控制系专业在读硕士研究生；主要从事控制理论方面的研究。42学模型可被认为是一阶时间延迟模型H1，其传递函数的一般形式为：置，彤(s)=÷一e叫(1)l+邪式中：％为滞后时间，包括信号传输和检测的滞后及热容量引起的滞后等，所以被控炉实际上是一个大惯性环节，一般r远大于％。因此，在设置控制系统时，滞后时间可忽略不计。对于不同的被控对象，系

7、数f、K、％的数值有所不同。现有一台型号为Rx3-45．9的45kw中温箱式电阻炉，其中，r=5400s、K=2．1、％：500s，则本设计中的调节对象数学模型可定义为：形(5)。再氛丽e帕(2)事实上，炉温控制系统是一个非线性、多变量、强耦合和大时滞的系统，因而难以用常规的数学工具建立精确的数学模型。但这个所谓的模型在允许特定误差的条件下仍具有一定的仿真意义。1．2模锻的退火工艺曲线模锻生产具有生产效率高、产品质量好、材料消耗少和生产成本低等优点。因此，展开对热锻模具热处理方法和工艺进行有效的研究，对实际生产

8、具有非常积极的作用。本文以3t模锻锻模为生产样本，所用的模具材料为CrMnMo，尺寸为500咖×380姗×PRoCEsSAUTOMAllON矾STRm脚ATIoNVOL32N仉5May加11基于模糊控制器的炉温控制算法仿真与应用郭官周。等280nlrIl，重量为360kg。退火工艺曲线如图l所示。图l退火工艺曲线Fig．1Curve0fthe枷ealingp眦es82控制器的设计与仿真