基于模糊算法的电阻炉温度控制系统的设计

发布时间：2019-11-27 17:25

【摘要】：小型箱式高温电阻炉的热工生产过程属于一阶惯性加纯滞后的系统,且具有大惯性、强滞后、非线性和时变性的动态特征。采用模糊+PID控制算法设计电阻炉温度控制系统时,总结出模糊控制算法与PID控制算法之间切换阀值ev(t)(ev(t)0)的选择方法。当｜e(t)｜≥ev(t)时,充分发挥模糊控制算法动态性能方面的优势,保证系统响应的速度；当｜e(t)＜ev(t)时,充分发挥PID控制算法静态性能方面的优势,保证系统响应的精度;最终完成了小型箱式电阻炉热工生产过程快速、平滑、稳态误差为1℃的精确控制。采用模糊PID控制算法设计电阻炉温度控制系统时,依据专家知识和现场操作经验,利用模糊决策实现了PID控制器核心参数(KP、KI和KD)在其平衡点位置X0=[KP0 KI0= KD0]附近的动态最优调节,进而实现了小型箱式电阻炉热工生产过程快速、平稳、稳态误差为2℃的精确控制。温度控制系统的硬件包括：结构紧凑的温度信号反馈通道和电磁兼容性、抗干扰性均达标的控制信号输出通道。在软件设计方面,以模糊+PID控制算法和模糊PID控制算法为主展开软件流程的设计。最终当系统的硬件和软件都安装调试完毕后,电阻炉可以投入安全、高效的运行。
【图文】：

高温电阻炉,内部结构,电阻炉

－，，，电阻炉，其外观如图１．１所示。在实验室中该电阻炉的低温区常用于烘干建筑材料，逡逑而中高温区则常用于融化低熔点金属材料或者对高溶点的金属进行预热处理。ＷＤ－１１００逡逑箱式高温电阻炉的内部结构如图１．２所示，图中上半部分为炉膛，下半部分为电阻炉逡逑度控制系统。逡逑

均匀分布,电阻炉,温度控制系统,闭环

１．１邋ＷＤ－１１００型箱式高温电阻炉的构造、用途和热工参数指标逡逑ＷＤ－１１００型箱式高温电阻炉设计简约，温区设定灵活，控制精准，是典型的小型高逡逑温电阻炉，其外观如图１．１所示。在实验室中该电阻炉的低温区常用于烘干建筑材料，逡逑而中高温区则常用于融化低熔点金属材料或者对高溶点的金属进行预热处理。ＷＤ－１１００逡逑型箱式高温电阻炉的内部结构如图１．２所示，图中上半部分为炉膛，下半部分为电阻炉逡逑温度控制系统。逡逑＜｜＇｜逦炉腔、逡逑＿板、逦７０８．０邋？逡逑ｉ．．逦＼邋逦报壚逡逑、ｗｍ逦１邋０００邋０？ＣＤ）逡逑Ｋ逦恒湿如热^u关逡逑…ＣＤ逦？逡逑ＡＴ邋ＲＵＮ邋ＳＴＯＰ逦逡逑图１．１邋＼＼ａ）－１１００箱式高温电阻炉外观逦图１．２邋ＷＤ－１１００箱式氋温电阻炉内部结构逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋ＷＤ－１１００邋ｂｏｘ－ｔｙｐｅ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｆｕｒｎａｃｅ邋Ｆｉｇ邋１邋＿２邋Ｉｎｔｅｒｎａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｆｕｒｎａｃｅ逡逑１．１．１逦ＷＤ－１１００型箱式高温电阻炉的炉腊设计逡逑电阻炉的炉膛是金属物料等被控对象进行高温热处理的空间。由内及外，炉膛的内逡逑衬选用耐高温防火材料，炉膛的底面和两侧均匀分布着含银铁铬培材质的电加热丝，可逡逑以对物料实施三面加热升温，温场均匀，能耗合理，炉膛的最大升温速率约为２．５°Ｃ／ｓ。逡逑炉脸四周的隔热层（保温层）材料选用高纯氧化招微晶纤维，对炉膛内的热量起着很好逡逑的保持作用。逡逑１．１．２逦ＷＤ－１１００型箱式高温电阻炉的温度控制系统逡逑如图１．２所示
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM924.3;TP273

【参考文献】