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(shí)變、純滯后、非線性等特點(diǎn)，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(shí)，應(yīng)用傳統(tǒng)的控制理論和方法難以達(dá)到理想的控制效果。為此，本文以單片機(jī)為核心，開發(fā)了一種基于模糊PID控制的、價(jià)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?fàn)顩r，論述了本設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析。本文研究工作的重點(diǎn)主要是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)以及模糊PID控制算法與仿真。主要工作如下:
　　在硬件設(shè)計(jì)上，給出了硬件系統(tǒng)各模塊電路設(shè)計(jì)，論述了電路工作原理。系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為信息處理核心，論文重點(diǎn)介紹了溫度檢測單元和溫度控制單元設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)應(yīng)用RS-232串口實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)與PC機(jī)之間

3、進(jìn)行通信。此外，論文對PWM控制輸出通道、控制面板和報(bào)警電路等各外圍電路進(jìn)行了功能分析和電路設(shè)計(jì)。
　　在軟件設(shè)計(jì)上，給出了系統(tǒng)所有功能的軟件控制與實(shí)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(jìn)行了開發(fā)設(shè)計(jì)。
　　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(jìn)行了仿真分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)采用常規(guī)PID控制時(shí)，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間與超調(diào)量不能同時(shí)滿足技

4、術(shù)要求;當(dāng)采用普通模糊控制時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)了較大的穩(wěn)定誤差，盡管調(diào)節(jié)時(shí)間與超調(diào)量同時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)所要求的控制穩(wěn)定、調(diào)節(jié)時(shí)間短且超調(diào)量小等性能指標(biāo)。
　　最后，介紹了系統(tǒng)與上位機(jī)的通信控制界面設(shè)計(jì)、通