在温度控制领域中,无论是现代控制理论还是经典控制理论,它们都有一个共同点:控制器的设计都依赖于系统精确的数学模型。但在实际系统中被控对象常常都具有大滞后、大惯性、非线性和时变性等特点,难以建立其精确的数学模型。像被控对象的这种复杂关系,增加了系统控制过程中控制的艰难性。如今,日益完善的微处理器技术大力推动着温度控制系统的发展。64514

(1)温度测量

温度测量技术可分为接触式和非接触式,前者的技术发展较早。接触式测温具有简单、可靠和测量精度高等特点,但它的测量有滞后,不能应用于温度很高或者产生化学反应的场合;非接触式测温速度快、测量范围广,并可对移动物体测温。在实际测量过程中,应根据现场情况,选取合适的测温方式。

(2)温度控制

温度控制技术可分为温度跟踪技术和恒温控制技术。由于本文研究的是恒温控制技术,所以对后者发展进行较详细的介绍。温度控制技术的发展大致可分为以下三个阶段。

1) 定值开关控制阶段论文网

定值开关控制指的是利用软硬件来判断当前温度与参考温度之间的关系,从而控制系统加热或冷却装置的通断。例如,当当前温度低于参考温度时,则关闭冷却装置;当当前温度高于参考温度时,则打开冷却装置。该方法简单易行,但不够智能,且控制精度低,不适用于精度高的温度控制系统。

2) PID线性控制阶段

PID控制器自20世纪40年代问世以来,在传统温度控制系统中,已经成为应用最为广泛的控制器之一。该控制的基本原理:将温度偏差信号的比例、积分和微分由线性组合的方式构成控制量,进而用此控制量对被控对象进行控制。它具有结构简单、快速响应、调整方便、能消除稳态误差等特点,如今已成为温度控制领域的主要控制技术之一。PID控制也有许多不足之处,例如,它属于线性控制器,难以既满足超调量小、也满足调节时间短的控制目标。虽然一些学者对经典PID控制器也做出了一些改进,但仍然不能满足现代工业过程对控制系统的要求。

3) 智能控制阶段

在实际生产过程中,将控制理论与熟练操作人员的经验相结合可以解决复杂控制问题,智能控制由此而产生。智能控制将控制理论和人工智能技术灵活地结合起来,能适应对象的不确定性和复杂性。它能胜任控制任务、目标和系统工作环境的复杂化。如今,近代快速发展的人工智能技术和计算机技术又为智能控制的发展提供了有利条件。

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