基于模糊PID的電熱爐溫度智能控制系統(tǒng).pdf

1、電熱爐是工業(yè)熱處理生產(chǎn)中廣泛采用的一種設(shè)備，其溫度控制具有慢時變、純滯后、非線性等特點，很難用數(shù)學(xué)方法獲得精確的數(shù)學(xué)模型和確定的參數(shù)。對控溫精度要求高時，應(yīng)用傳統(tǒng)的控制理論和方法難以達到理想的控制效果。為此，本文以單片機為核心，開發(fā)了一種基于模糊PID控制的、價廉物美的溫度自動控制系統(tǒng)。不僅控溫精度高，節(jié)約能源，而且可靠性高。
　　本文闡述了國內(nèi)外爐溫控制的方法和發(fā)展狀況，論述了本設(shè)計的內(nèi)容和意義。在分析了工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程及其要

2、求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一種采用模糊PID控制技術(shù)的電熱爐溫度智能控制系統(tǒng)，并對控制系統(tǒng)的硬件組成、控制算法和軟件實現(xiàn)進行了詳細的設(shè)計分析。本文研究工作的重點主要是系統(tǒng)硬件設(shè)計與軟件設(shè)計以及模糊PID控制算法與仿真。主要工作如下:
　　在硬件設(shè)計上，給出了硬件系統(tǒng)各模塊電路設(shè)計，論述了電路工作原理。系統(tǒng)以AT89C52單片機為信息處理核心，論文重點介紹了溫度檢測單元和溫度控制單元設(shè)計方法。系統(tǒng)應(yīng)用RS-232串口實現(xiàn)溫控系統(tǒng)與PC機之間

3、進行通信。此外，論文對PWM控制輸出通道、控制面板和報警電路等各外圍電路進行了功能分析和電路設(shè)計。
　　在軟件設(shè)計上，給出了系統(tǒng)所有功能的軟件控制與實現(xiàn)程序。對溫度檢測模塊、模糊PID控制算法、RS-232串口模塊、LED顯示模塊等應(yīng)用程序進行了開發(fā)設(shè)計。
　　本文借助MATLAB工具，對常規(guī)PID控制、普通模糊控制和模糊PID控制方法進行了仿真分析。實驗結(jié)果表明，當采用常規(guī)PID控制時，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間與超調(diào)量不能同時滿足技

4、術(shù)要求;當采用普通模糊控制時，系統(tǒng)出現(xiàn)了較大的穩(wěn)定誤差，盡管調(diào)節(jié)時間與超調(diào)量同時滿足技術(shù)要求。因此本文結(jié)合PID控制的通用性、可靠性與模糊控制的智能化、快捷性，研制了一種利用模糊推理方法的在線整定PID參數(shù)Kp、Ki和Kd的模糊PID控制器。經(jīng)仿真實驗研究，模糊PID控制行之有效，是一種較為理想的電熱爐溫度智能控制方案，實現(xiàn)了系統(tǒng)所要求的控制穩(wěn)定、調(diào)節(jié)時間短且超調(diào)量小等性能指標。
　　最后，介紹了系統(tǒng)與上位機的通信控制界面設(shè)計、通