2。1 引言 5

2。2 电阻炉炉温控制系统的结构及原理 5

2。3 炉温控制系统的数学模型 6

2。4 电阻炉炉温控制系统的整体设计 7

2。5 本章小结 7

第三章 模糊 PID 控制器的设计 8

3。1 PID 控制理论 8

3。1。1 模拟 PID 控制原理 8

3。1。2 数字 PID 控制原理 9

3。2 模糊控制理论 10

3。2。1 模糊控制原理 10

3。2。2 模糊控制器的组成及功能 11

3。2。3 模糊自整定 PID 控制器 11

3。3 模糊自整定 PID 控制器的设计 12

3。3。1 模糊 PID 控制器的结构设计 12

3。3。2 模糊化和反模糊化处理 13

3。3。3 模糊控制器的控制规则的设计 16

3。3。4 模糊推理 17

3。3。5 选取合适的采样时间 18

3。4 本章小结 18

第四章 模糊自调节 PID 控制器的仿真 19

4。1 一阶滞后炉温系统的仿真流程及结果分析 19

4。1。1 一阶滞后系统的仿真过程 19

4。1。2 仿真结果分析 22

4。2 二阶滞后炉温系统的仿真流程及结果分析 26

4。1。2 二阶滞后系统的仿真过程 26

4。2。2 仿真结果分析 29

结 语 32

致 谢 33

参 考 文 献 34

第一章 绪论

1。1 课题研究的背景及意义

电阻炉是经常用到的电加热设备[1]，普遍应用于工业生产和生活中，其中在冶金、 电力等领域应用的最为普及。随着技术水平的不断提高，人们对于各种温控系统的控制 不变性、可靠性等的要求也日趋严格。论文网

电阻炉通过其内部的电阻丝加热并提高自身温度，而降温过程却只能采用自然冷却 的方法。在这种情况下系统温度超出调控范围时，就无法采取有效的控制手段来阻止温 度以更快的速度上升。这也意味着对电阻炉炉温的控制有很多难点需要克服，比如滞后 强、延迟高、复杂多变等等。目前工业生产中用的较多的是基于传统的 PID 控制器调节 的电阻炉，这种调控器用 P 、 I 、 D 三个参数的大小来调控控制的效果。而 PID 控制对 于很容易就能确定的温度系统，控制效果较好，但对于像电阻炉温这样复杂的控制系统， 很难获得较好的控制准确性和动态特性。为了解决这些问题，弥补传统 PID 控制算法的 不足，在传统 PID 调节的前提下，可以将模糊推理与 PID 控制相结合起来。在此基础上 构建出模糊 PID 调控器，以达到在实践中进一步提高电阻炉温控制系统控制效果的目 的。模糊控制器可以利用相对应的规则来确定相关的参数值从而优化控制效果，整个过 程无需人为干预，控制器会根据控制规则选取合适的调控值来提高炉温系统动态性能及 稳态性能，这样的控制效果更佳的控制器会更适用于工业自动化生产和生活中。