模糊控制技术在加热炉系统中的应用

合集下载

模糊控制在炉温控制系统中的应用

Ｆｏｕｌ坛ｒｍ论
模糊控制在炉温控制系统中的应用
口文／王欣
系统硬件设计
１系统组成及工作原理．
从线路原理图我们可以看到，系统主
回路主要包括电源部分、指示部分、闸管晶部分、护电路部分。电源部分包括３０保８Ｖ三相电源、流接触器、制电路，交控这部分主要作用是控制主电路的开断。示电路指包括三项电流表、个显示灯，三电流表主要
（）Ｋ电阻炉参数的选择：（１３Ｗ按单相计算）电阻炉的电阻：Ｒ２０／＝２２
１０＝８．Ｑ０４４０
大大减少功率双向晶闸管导通时间对电网的影响，而且可以利用低电压、电流小
２Ｋ电阻炉的导通状态。护电路包括Ｗ保主电路过流保护；晶闸管的保护电路；超
温保护。电路的过流保护采用・：晶主陕熔
此处选用ＭｏＣ３６过零触发光电０１隔离双向晶闸管驱动器，不仅可以消除或
调功为执行机构，用模糊控制原理，应实现温度的控制。同时具有温度的数字显它
ｒ—
Ｉ
ｆ
—
Ｉ
峰值电流：Ｉｓｒ２６４Ｍ＝ｑｔ）ｘ１．（＝Ａ
晶闸管的选择：。１４５．＝．。Ａ
。．．
图２单块触发板电路
主回路的控制对象主要有两个，分别

模糊控制在加热炉中的应用

（ｔｍａｏｅａｔｎ，ａｗｕＳｅｌｏｐ，ａｗｕＳａｄｎ２１０，ｉａＡｕｏｔｎＤｐｒｍｅｔＬｉｔｅｕＬｉｈｎｏｇ，７１４Ｃｈｎ）ｉＧｒ
【ｓａｔＦｒａｅｐｏｎｏｓｆｈｙｔｍｄｒｃｙａｅｔｔｅｑａｉｆｔｅ，ｕｚｏｔｌｅｈｏｏｙｉａｎｗｃｍｕｔｎｇｓｏｒｕｈＡｂｔｃ］ｕｎｃｒｓａｄｃｎｅｓｓｉｔｆｃｓｈｕｌｙｏｅｌｆｚｙｃｎｒｃｎｌｇｓｅｏｂｓｏａｗｔｏｇｒｏｔｅｅｌｆｔｓｏｔｉｌｆｈ
ｔｅａａｙｉｎｏｔｏｏｃｍｐｅｎｈｕｓｕｎｅｃｎｌｇ，ｉｈｉｉｌｎｃａｇｆＲｏｄｂｏａｏｌｃｉｎｏａａｏｆｃｖｌｅａｒｈｎｌｓｓａｄｃｎｒｌｔｏｌｍｅｔｔｅｐｌｅｂｒｒｔｈｏｏｙｗｈｃｓｍａｎｙｉｈｒｅｏａｙａｌｃｌｃｌｅｔｏｆｇｓｃｌｒａｕ．ｉ＿ｅｉｉ
ＴｈｅＡｐｉａｉｎｏｚｙＣｏｔｏｎＨｅｔｎｒａｅｐｌｃｔｏｆＦｕｚｎｒｌａｉｇＦｕｎｃｉ
ＷＡＮＧＮｉｇｇｏＷＡＧ — ａＷＡＮＪ－ｏｇ Ⅱ ～ｕＮＹｅｔｏＧｉｈｎ
２１００年
第ＦＲＴＯＣＥＣＥＨＯＯＹＩＯＭＡＩＮＮ
Ｏ，￣电子ＯｔＭｉ－
科技信息
模糊控制在加热炉中的应用
王宁国王业涛王继红（芜钢铁集团有限公司自动化部山东莱芜莱
【摘
２１０）７１４

模糊PID控制算法的改进及其在加热炉中的应用

能优良，较好的改善了控制质量。关键词：ＰＩＤ加热炉模糊控制器
文献标识码：Ａ文章编号：１６７３．１８１６（２０１３）０４．００７２．０４中图分类号：ＴＰ２７
１引言
加热炉是一个复杂的受控对象，存在非线性、时变性和纯滞后等问题，近年来，加热炉自动控制的研究主要集中在燃烧的控制上。在国外，加热炉各种主要过程变量的定值控制，炉温与燃料流
确定ＫＤ、Ｔｉ、ＴＤ的数值，这个过程为ＰＩＤ参数的整定过程。
４改然具有能适应被控对象非线性和时变性的优点，而且鲁棒性较好，但是它的稳态控制精度较差，难以达到较高的控制精度，尤其在平衡点附近，同时它也缺少积分控制作用，不宜
其中，Ｔｃ为设定值，Ｔｍ为为反馈值，偏差信号ｅ＝Ｔｅ．Ｔｍ。ＰＩＤ控制器的输出信号公式为ｕ（ｋ）＿Ｋ口Ｅ（ｋ）十Ｋｉ
收稿日期：２０１３ — ０４ — ２８作者简介：李德雄（１９７９－），男，讲师，学士，研究方向智能控制理论及应用。
ＶＯＬ．１２ＮＯ．４Ｄｅｃ．２０１３
模糊ＰＩＤ控制算法的改进及其
在加热炉中的应用
李德雄齐会娟刘佳
０５００４１）（石家庄铁路职业技术学院河北石家庄
摘要：钢厂加热炉是一个复杂的受控对象，存在非线性、时变性和纯滞后等问题，造成建模
示：
输
图１：加热炉原理图
图２：ＰｌＤ控制原理
Ｇｏ（ｓ）＝Ｋｐ（１｛Ｔ。ｓ），式中Ｋｐ为比例系数，Ｔｉ为积分时间常数，ＴＤ为微分时间常数。

模糊控制在高炉热风炉控制系统中的应用

模糊控制在高炉热风炉控制系统中的应用【摘要】智能控制是我国近年来热风炉燃烧控制的发展方向，其控制决策是采用灵活机动的决策方式，迫使控制朝着期望的目标逼近。

模糊控制理论作为智能控制领域的一个分支，具有广阔的应用前景。

其应用于热风炉燃烧控制，具有良好的鲁棒性和适应性，对热风炉燃烧系统能实现有效的控制。

【关键词】高炉热风炉控制系统;智能控制;模糊控制;模糊控制器0.引言在高炉系统的生产工艺中，热风炉的燃烧控制是一个相当重要的部分。

由于热风炉是一个非线性的、大滞后系统，影响热风炉的因素有很多，并且各种因素相互牵制，因此导致它的控制过程非常复杂，很难用精确的数学模型描述。

用传统的方法建模，使整个控制系统置于模型框架下，缺乏灵活性及应变性，很难胜任对复杂系统的控制。

智能控制是近年发展起来的一类控制方式，它的最大特点在于不需要对象精确的定量的数学模型，现己成为解决热风炉燃烧问题的主要手段[1]。

模糊控制是智能控制的一种，将其应用于热风炉燃烧控制系统，实际经验表明，能实现合理的有效的控制。

本文着重分析了模糊控制系统的最重要的部分一模糊控制器的设计方法。

1.模糊控制系统的基本组成所谓模糊控制，既不是指被控对象是模糊的，也不是指控制器是不确定的，它是指在表示知识、概念上的模糊性。

虽然模糊控制算法是通过模糊语言描述的，但它所完成的却是一项完全确定的工作。

模糊控制系统，定义为凡是采用模糊控制器的系统称为模糊控制系统。

模糊控制系统是典型的计算机控制系统[2]，其基本组成如图1-1：图1-1 模糊控制系统组成图由图1-1可知，模糊控制系统通常由模糊控制器、输入输出接口、执行机构、受控对象和检测与反馈装置等五个部分组成。

控制器是各类自动控制系统中的核心部分。

由于受控对象的不同，以及对系统静态、动态特性的要求和所应用的控制规则或策略相异，可以构成各种类型的控制器。

在模糊控制理论中，采用基于模糊知识表示和规则推理的语言型模糊控制器。

模糊控制在金属热处理回火加热炉系统中的应用

ＦｚｙＣｏｔＩｆｔＩａＴｅｔｎｕｎｃｕｚｎｒＭｅａｏＯａＨｅｔｒａｍｅｔＦａｅｒ
ＺＨＡＮＧｉ－ａｇＸ－ｎＸＩＪａｌｎ，ｌｍｉ，ＮＧｎ－ｈｎＺｉＡｉＧｅｇｓｕ，ＨＥＮＧｎＲｏｇ
维普资讯
自化术与用０７第２卷期动技应２０年６第１０
工业控ｉｌ应用ｔ与ｉＪ
ｎｓｒｄＵｔｖＣｏｎｒｎｔｏＩｄＡＤｏｉａｉｎａｌｔｏｓｃ

模糊控制在金属热处理回火加热炉系统中的应用
象用ＭＡＴＬＡＢ进行了仿真。结果表明，该系统控制精度高，超调量小，能达到很好的控制效果。
关键词：模糊控制；模糊ＰＤ；加热炉。Ｉ
中图分类号：Ｔ２３４Ｐ７．
文献标识码：Ｂ
文章编号：１０ — ２１０７１ — ００３０３７４（０）００４０２
张家良，席爱民，行耿顺，郑荣
（西安建筑科技大学，陕西西安７０５）１０５
摘要：在普通模糊控制器的基础上提出ｒ。新型的模糊ＰＤ控制器，在控制器中加入了增量算法与积分常数，并以加热炉为对。・种Ｉ
模糊控制是以模糊集理论，模糊语言变量和模糊逻辑推理
为基础的一种智能控制方法，它从行为上模仿人的模糊推理和决策过程。该方法首先将操作人员或专家经验编成模糊规则，然后
将来自传感器的实时信号模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规

模糊预测控制在工业窑炉温度控制系统中的应用

模糊预测控制在工业窑炉温度控制系统中的应用摘要本文针对工业窑炉容量大、滞后量大、非线性等特点，提出了一种将模糊控制与预测控制相结合的控制算法。

仿真结果表明，这种方法与传统的PID控制相比，具有较高的稳态精度和动态特性。

关键词预测控制，模糊控制，工业窑炉，温度1引言陶瓷制品的烧成是一个复杂的反应过程，窑炉控制系统具有惯性大、纯滞后、时变及严重的非线性等特点，且参量多而复杂，彼此之间耦合严重，系统模型难以建立。

模糊预测控制实际上是一种非线性控制,属于智能控制的范畴。

由于模糊控制不要求知道被控对象的精确数学模型,只根据实际系统的输入输出数据,并结合现场工作人员的操作经验,就可对系统进行实时控制。

预测控制是由系统的历史信息和当前的系统输入来预测系统输出的未来趋势,其形式不受限制,可以是线性系统,也可是非线性系统。

因此，建立一个合理的模糊预测控制模型对于具有惯性大、纯滞后、时变及严重的非线性特点的窑炉控制系统而言，不失为一个有效的控制方案。

2温度控制系统陶瓷产品在烧成过程中受三个参数的影响：温度、气氛和压力。

其中温度的控制起着至关重要的作用，因此，温度控制是本控制系统的关键。

陶瓷产品从入窑到出窑分为若干个温度控制回路，每个控制回路都有2～4个烧嘴，并由一个调节阀控制这一组烧嘴燃料的输入量以控制窑内的温度。

如图1所示。

图1窑炉温度控制回路3模糊预测控制系统的构成窑炉喷嘴口的温度受燃气、助燃风和窑炉制品传送速度的共同影响。

在正常运行的情况下，传送速度和助燃风量是比较稳定的，所以，此时燃气量的变化对温度的影响最大。

因此，我们设计的模糊预测控制系统,通过改变燃气控制阀的开度调节燃气排量，从而达到控制喷嘴出口温度的目的。

模糊预测控制系统如图2所示,主要由模型预测、模糊控制和模型校正三部分组成。

图2模糊预测控制系统3.1模糊控制器的设计3.1.1输入变量及输出变量的模糊语言基于对窑炉温度控制系统的分析，我们设计了一个双输入单输出的模糊控制器。

加热炉燃烧模糊控制系统应用探讨

30工业技术1　前言在轧钢领域由于生产的需求，需要使用加热炉来进行相关产品的生产，而加热炉在这个领域当中是主要的能耗设备之一，在运用加热炉的过程中，如果不能合理的操作会造成能耗的增加，因此对加热炉的相关合理燃烧进行良好的解决，不仅能对轧钢领域的经济效益进行提高，还能有效降低能源的消耗。

随着技术的不断发展，目前在使用加热炉进行燃烧的过程中会采取模糊控制系统来让燃烧达到合理的程度，从而能对加热炉的加热状态进行控制，解决其大惯性、时变的参数复杂和纯滞后的问题。

模糊控制指的是利用模糊数学的相关基本思想以及对理论进行控制的方法。

工程师会对系统的动态进行简化，从而能对其进行更好的控制。

加热炉作为较为复杂的系统，由于其在运转过程中变量较为复杂，因此对模糊控制系统在加热炉燃烧中的应用进行研究具有重要的意义。

2　模糊控制系统的相关设计原理以及过程2.1　相关的设计原理在模糊控制的系统中，其基本的原理为对专业的技术人员以及优秀的操作员工在现场的经验进行相关的总结，然后从模糊控制的结构中将误差和误差的相关变化率进行选取，将其作为参照并输入，这样就能对一维模糊控制中的动态性能不足的问题进行解决，同时还能对维数过高时控制规则太过复杂的问题进行避免，对较为困难的缺点进行解决。

在通过上述的步骤处理之后，能够将控制过程中所产生的误差和误差的变化率合成成关于模糊量的算法，从而能得出模糊的规则表，将模糊控制中的相关规则进行自适的修正。

2.2　相关的设计过程在对加热的温度进行控制的过程中，要对温度分为三档来进行控制，三档均热段分别为（1250±10）℃，（1230±10）℃以及（1210±10）℃；而三个加热的段分别为（1230±10）℃，（1190±10）℃和（1150±10）℃。

在加热炉进行预热的阶段没有特定的要求，而在对档位进行相关的选择时要将毛轧主电机中的实际电流作为主要的依据，如果在加热的过程中，电流的数值超过了规定的电流数值范围，则要对温度的档位进行降低；当加热炉中炉膛的压力过高造成炉尾出现冒火的现象，则要选择比较低温的档位。

模糊控制在炉温控制中的应用

模糊控制原理在炉温控制系统中的应用简介一、摘要模糊技术的特长在于逻辑推理能力。

将模糊控制技术引入到神经网络中，可以大大拓宽其信息处理能力；与遗传算法结合可以增强系统的鲁棒性和自适应性。

火炉炉温控制系统是“大惯性”“大滞后”系统，这种系统精确数学模型很难得到，而模糊控制正适合数学模型未知，动态过程变化大的系统。

二、模糊控制原理1、模糊控制原理与模糊控制器对于模糊控制来说，其核心在于模糊控制器。

也就是说，模糊控制的机理是通过模糊控制器来体现的。

模糊控制器的思想来自人类在生产实践中对被控对象的控制。

在生产实践中，人们发现有经验的操作人员虽然不懂被控对象的数学模型，但却能十分有效地对系统执行控制。

如一个汽车司机不懂汽车的数学模型而能很好地驾驶汽车，这是因为操作人员对系统的控制是建立在直观的经验上的，凭借在实际中取得的经验采取相应的决策就可以很好地完成控制工作。

人的经验是一系列含有语言变量值的条件语句和规则，而模糊集合理论能十分恰当地表达具有模糊性的语言变量和条件语句。

因此，模糊集合理论描述人的经验就有着得天独厚的长处。

很明显，把人的经验用模糊条件语句表示，然后，用模糊集合理论对语言变量定量化，在用模糊推理对系统的实时输入状态进行处理，产生相应的控制决策。

这无疑是一种新颖的方法。

这样就产生了模糊控制器。

模糊控制器对被控对象的控制采用的是人类的模糊控制意念。

这种模糊控制意念是以模糊控制语句来描述的。

在模糊控制语句中，含有人类对环境的模糊检测和对被控对象的模糊命令。

这一系列意念就是模糊控制规则，只不过是用模糊控制语句来表达而已。

这些模糊控制语句可以采用条件语句的形式化格式表示。

用t表示环境温度，分别用SU、UH、SH、MH、BH 表示合适、微高、稍高、较高、高；而用v表示电风扇转速，用ST、LO、MI、FA、VF分别表示停止、低速、中速、较快速、快速，则可以以if---then格式表示如下：if t=BH then v=VFif t=MH then v=FAif t=SH then v=MIif t=UH then v=LOif t=SU then v=ST在上述语句中，环境温度t所取的合适（SU）、微高（UH）、稍高（SH）、较高（MH）、高（BH）是人对环境的模糊检测结果，所以都是模糊量；电风扇的转速v所取的停止（ST）、低速（LO）、中速（MI）、较快（FA）、快速（VF）是人对电风扇转动所给出的模糊命令，也是模糊量。

模糊控制技术在大型轧钢加热炉中的应用

模糊控制技术在大型轧钢加热炉中的应用
国家经贸委节能信息传播中心
【期刊名称】《中国设备工程》
【年(卷),期】2002(000)008
【摘要】@@ 重庆钢铁(集团)公司型钢厂本次项目改造的是与大型材800轧机配套的大型加热炉,加热能力60t/h,年产量30万t,是一座端进端出的连续性大型加热炉.改造前,为PID调节器控制,由于产品工艺参数频繁波动、炉况及调节执行机构工况变化等因素干扰,PID调节器难以满足不同的控制要求,常有过加热和加热速度不当、燃烧不彻底、表面熔化及氧化铁皮多等情况发生.为了维持正常生产,需采用人工辅助控制,造成大量能源及人力的浪费.
【总页数】1页(P47)
【作者】国家经贸委节能信息传播中心
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TK2
【相关文献】
1.模糊控制技术在大型预焙铝电解槽中的开发与应用 [J], 李晋宏;冷正旭;等
2.热脏发生炉煤气在大型轧钢加热炉上的应用 [J], 丁晓星;吕宏宪;等
3.国家经贸委节能信息传播中心案例研究8 模糊控制技术在钢铁行业大型轧钢加热炉中的应用 [J],
4.HT—1高辐射节能涂料在大型轧钢加热炉上的应用 [J],
5.模糊控制技术在钢铁行业大型轧钢加热炉中的应用 [J], 无
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

新型模糊PID控制器在大型加热炉中的应用

参数固定不变，导致其效果在整个输出中所占比重不变，这并不符合实际控制要求。而且Ｐ控制过分Ｉ
依赖于控制对象的数学模型，自适应能力较低，局限于线性系统。因此该控制器应用到那些严重非线性、大惯性、时滞及时变的被控对象（加热炉）时，大如上
【文章编号】ｏ６６６（０００－０３０１０—７４２１）４０９— －４
ＡｐｌａｉｎｏｗｚｙＰＤｏｔｏｌｒｉｒｅＨｅｔｇＦｒａｅｐｉｔｏｆＮｅＦｕｚＩｃｎｒｌｎＬａｇａｉｕｎｃｃｅｎ
ＣｍｐｄｉｅｅａｕｚＰＤｏｔｌｒｔｅｎｗｏｔｌｒｈｄｔｅａｖｎａｅｏｏｏ￣ｅｗｔｇｎｒｌｆｚｈｙＩｃｎｒｌ，ｈｅｃｎｒｌａｈｄａｔｇｓｆｌｗｏｅｏｅｏｅｓｏｔａｄｓｏｔｒｇｌｔｎｔｎｉ印ｐｉａｉｎｉａｇｅｔｇｆｒａｅｖｒｈｏｎｈｒｅｕａｉｉｏｍｅｉｔｓｌｔｎｌｒｅｈａｉｕｎｃ．ｃｏｎ
ｏｓｒｉｇｔｅｔｐｃｌｔｍｐｒｔｒＣｒｅｏｅｔｇｆｒａｅｔｅａｏｏｔｉｌｔｎｂｅｖｎｈｙｉａｅｅａｕｅｕｆａｈａｉｕｃ，ｈｗｙｆｈｗｏｎｅａｖｎｎ
２１￣第４０ｏ期总第１０期４
ＭＥＡＵＧＣＬＰＷＥＴＩＲＩＡＯＲＬ

模糊控制在加热炉中的应用研究

卢海艳（贵州大学电气工程学院，贵州贵阳５５００２５）
洪卫星（昆明理工大学化工学院，云南昆明６５０５０４）
摘要
介绍了加热炉控制的发展状况，概述了模糊控制的理论知识，研究了加热炉的控制策略，并对加热炉建立模型，对此模
热炉的炉温时，通常系统的结构图如图２所示：
模糊控制的基本原理的核心部分为模糊控制器，模糊控制
器的组成框图如图１所示：
图２ＰＩＤ控制加热炉的系统结构图
一一一一二二二二二二二二二二一一一＿＿、
赋值表、建立模糊控制表、去模糊化。具体过程在仿真阶段实现。
２加热炉的控制及模型２．１加热炉炉温控制策略
设计二输入一：司一：Ｚ — ：Ｚ — ：ｌ — ：１一ｌＪ
单输出模糊控制一２ — ２一ｌ一】０ｚ３
加热炉是一个多变量、时变、耦合的非线性系统，实现其优
化控制谴在眉睫。对加热炉优化控制技术的研究不仅有节能降耗的实际需要，也是控制理论自身发展的需要。计算机技术的日
趋成熟以及人工智能控制技术的发展为加热炉建模与控制问题
对误差Ｅ、误差变化ＥＣ及控制量ｕ的模糊集合及其论域

模糊控制在加热炉温控系统中的应用

图中，ｅ为实际偏差；ａｅ为偏差比例因子，ｅｃ为实际偏差变化；ａｃ为偏差变化比例因子；ｕ为控制量，ａｕ为控制比例因子。
５模糊控制算法
模糊控制算法实际是将操作者在控制过程中的手动操作策略变成计算机语句的集合，除了用模糊条件语句规则外，还可以用模糊控制状态来表示，以图２为例加以说明：其中，Ｒ为系统设定值（精确量）；ｅ、色分别为系统误差和误差变化常由三个相对独立的控温回路组成，每个回路都配备显示调节和记率（精确量）；、分别为反应系统误差与误差变换的语言变量的模糊录基表，从而形成显示、记录和控制与一身的加热炉控温系统。集合量）；ｕ为模糊控制器输出的控制作用，Ｉ．ｔ为系统输出（精确量）。２传统ＰＩＤ炉温控制其控制规则由模糊条件语句：由于ＰＩＤ控制是自动控制中最早的一种控制方式，对于大多数ｉｆｉａｎｄＥｔｈｅｎ过程都具有良好的控制效果；并且ＰＩＤ算法原理简明，理论分析体系描述。由此条件语句决定的模糊关系的计算方法如下完整且应用经验丰富，它的控制过程的动态特性大都具有高阶、非线豆＝（营ｉｘＥ）ｘ性、大延迟及时变等特性，因此传统ＰＩＤ在实际中应用最广。传统ＰＩＤ式中“ ｘ ” 代表笛卡尔积，根据模糊数学理论， “ ｘ ” 运算的含义为控制在广泛应用的同时，其本身也一直存在着重大问题。首先，传统豆（ｅ，色，ｕ）＝【ｉ（ｅ）（色）】（ｕ）＝ｍｉｎ｛ｍｉｎ［ｉ．ｔｉＰＩＤ自适应能力差。ＰＩＤ控制器的参数必须应用于一个已知模型参数（ｅ），Ｉ．ｔＥ（杏）】，（ｕ）｝的系统，并且ＰＩＤ参数只能适用于某一单一的工况，而实际生产当中，Ｖｅ ∈Ｅ，Ｖ岳 ∈ Ｃ，Ｖｕ∈Ｕ很多生产过程都具有非线性，因此单一的参数不能满足这种需求。其在计算出每一条模糊条件语句决定的模糊关系之后，可得到总次，传统ＰＩＤ的参数只能为满足生产过程中某一方面要求而设定。的模糊关系为Ｒ～＝Ｒ～１Ｕ２Ｕ…Ｕｎｌ＝ｍａｘ［￣ｌ（ｅ，吉，ｕ），２（ｅ，ｅ，ｕ）， …，ｍ（ｅ，吉，ｕ）］模糊技术的特长在于逻辑推理能力，将模糊控制技术引入到神经网络，可以大大拓宽其信息处理能力。模糊控制不需要掌握精确６温控系统组成与原理的数学模型，过程的动态响应优于常规ＰＩＤ控制，对被控对象的非该系统主要完成温度显示、炉温控制、数据采集、故障检测和报线性何时变性具有一定的适应能力，因此模糊控制理论的研究与应警等功能，由单片机输出通断率控制信号，产生可控硅过零触发脉用在现代控制领域中具有重要的地位和意义。考虑到温度有时变冲完成控制过程。如图３所示：性、非线性等不良扰动因素，而常规的ＰＩＤ调节满足不了这些要求，系统核心是模糊控制器。测温电路采用热电偶数据采集系统。因此，可将温度控制器设计成模糊控制。采集到的数据在经Ａ／Ｄ转换送人单片机，通过模糊控制算法计算４模糊控制器设计控制量，输出脉冲信号，从而对加热炉进行控温。

加热炉温度控制系统模煳智能实现

加热炉温度控制系统模糊智能实现摘要: 传统PID控制对于突然温度变化控制不够及时，因此加热效果不好，采用模糊控制能够很好解决各种工况干扰引起的温度波动问题，可以实现波动实时调节。

文章对于轧钢加热控制有着很大参考和借鉴意义。

1.简介目前莱钢1500中宽带加热炉存在的主要问题是加热温度不均，加热能力不足。

现在两座加热炉实际加热能力300～450t/h,低于设计能力480～520t/h（冷坯～热坯）。

板坯炉间温差25-35℃，同板温差20-45℃。

而国内同类生产线加热质量指标是，板坯炉间温差≤15℃，同板温差≤15℃。

通过深入调研发现引进的斯坦因加热炉控制系统设计思想与莱钢现有的工况条件不能完全吻合，加之现场轧钢节奏的频繁改变，不能满足现有工况条件的变化，并且在实际生产过程中缺少必要的统计分析数据和现场检测手段。

产量计划、加热钢种、尺寸、坯料入炉温度、待（停）轧时间、开轧温度变化时，均需一段时间使得加热炉温度缓慢提升，以避免对整个煤气系统的强烈冲击，但由于现场节奏的提升，操作人员不能等到温度的缓慢上升，更不能及时准确的调整加热策略，同时受人为因素（经验、责任心、白、夜班）的影响，以及四班、个人操作不统一，空烧时间长，最终会造成炉温、钢温波动，加热质量差，单位燃耗高，钢坯氧化烧损多，产品质量稳定性差。

所以斯坦因程序不能适应宽带加热炉的实际生产情况。

因此，在加热炉控制系统中引入模糊控制理论，简化原程序，使之适应宽带实际生产需求。

2.加热炉采用的控制实现炉体由下述各加热区构成；预热区；加热区；保温段。

各区由燃烧燃气与空气加热。

可燃气流按数个控制回路中的设定值进行调节。

图1为加热控制示意图：3. 传统PID控制传统调控装置的输出信号形式如下：其中：Kp -比例增益Ti -积分时间Kp与Ti 为内PI参数，由操作员调节一次。

输出信号u（t）按下式转换成加热需求：其中：a,b=常数。

此值不会超过所定限值。

«y»值用于确定燃气阀开启控制回路的设定值。

模糊自适应PID控制在焦炉加热中的应用

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌａｎｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌａｒｇｅｉｎｅｒｔｉａ，ｄｅｌａｙ，ｔｉｍｅ—ｖａｒｙｉｎｇａｎｄｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒｏｆｃｏｋｅｏｖｅｎ，ｅｔｃ．，ａｄａｐｔｉｖｅｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａｎｄｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｃｏｋｅｏｖｅｎｈｅａｔｉｎｇ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｃｏｋｅｏｖｅｎｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｆｕｚｚｙＰＩＤｃａｎｒｅｄｕｃｅｏｖｅｒｓｈｏｏｔ，ｓｈｏｒｔｅｎ１
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００１—３７０９（２０１６）０２—００３９—０３
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄａｐｔｉｖｅｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｉｎｃｏｋｅｏｖｅｎｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
ＳｕｎＹｉｊｉｎｇＮｉｎｇＦａｎｇｑｉｎｇＬａｎｇＭａｏｋｕｎ（ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ’ａｎｓｈａｎ２４３０００，Ｃｈｉｎａ）
制，并应用到焦炉加热。借助焦炉数学模型进行了仿真分析，结果表明，与常规ＰＩＤ相比，模糊自适应ＰＩＤ能够减小
超调量，缩短响应时间与调整时间，抗干扰能力更好。
关键词：焦炉；模糊自适应ＰＩＤ控制；仿真

基于单片机的加热炉温度模糊控制系统

基于单片机的加热炉温度模糊控制系统
1 引言
热处理加热炉具有大惯性、纯滞后等非线性以及时变的特点，开关炉门、
加热材料、环境温度以及电网电压等都影响控制过程，基于精确数学模型的常
规控制例如PID 控制难以保证加热工艺曲线要求。

作为非线性控制的一大分支，模糊控制在上述温度控制系统中可以得到较好的应用。

模糊控制是智能控制的分支之一，他具有以下特点：
2 模糊控制器的设计
本控制系统主要完成数据采集、温度显示、炉温控制、故障检测以及报
警等功能，智能模糊控制器由单片机完成，采用规则自寻优的控制算法进行过
程控制。

加热炉采用双向可控硅控制，由单片机输出通断率控制信号，产生可
控硅的过零触发脉冲。

整个系统的核心是模糊控制器，8098 单片机是控制器的主体。

他与若干扩展电路(程序存储器、数据存储器、地址锁存器、地址译码器等)构成处理器
模块。

测温热电偶输出的mV 信号经变送器芯片转换成O～10 V 的标准信号，再将此信号经A／D 转换之后送入单片机，单片机根据输入的各种命令，通过
模糊控制算法计算控制量，输出脉冲触发信号，通过过零触发电路驱动双向可
控硅，从而控制热处理加热炉。

此外，智能控制器还包括硬件看门狗电路故障
检测电路、数码显示电路以及电源等。

智能模糊控制器的硬件框图如图1 所示。

模糊神经网络控制器在炉温控制系统中的应用

模糊神经网络控制器在炉温控制系统中的应用[摘要]针对电加热炉大惯性、纯滞后、参数时变的非线性对象的控制的特点，以及模糊控制本身不具备自学习的能力。

[关键词]模糊控制神经网络电加热炉温度一、引言电加热炉在现代工业生产中得到广泛应用。

这类电加热炉控制对象具有非线性，时滞以及不确定性。

模糊控制是一种不依赖于被控过程数学模型的仿人思维的控制技术。

而神经网络对环境的变化却有极强的自学习能力。

本文将“模糊理论的知识表达容易”和“神经网络自学习能力强”这两种优势有机结合起来，取长补短，提高整个系统的学习能力和表达能力。

该方法能消除系统的稳态误差与颤振现象，显著改善模糊控制系统的稳态性能。

二、模糊神经控制器FNNC的结构模糊神经控制器FNNC是一个具有6层隐层结构的前向网络，如图1所示。

四、模糊神经网络控制在炉温控制系统中的应用（一）硬件设计实验中，采用实验用电加热炉。

热电偶检测到电加热炉温度，同时将温度信号转化成毫伏级电压信号；通过变送器将毫伏级电压信号转化成420mA的国际标准信号；通过串联500Ω的可调电阻，把电流信号转化成210V的电压信号；通过数据采集板，传输电缆，给数据采集卡，数据采集卡把模拟信号转化成数字信号，再给控制微机上控制算法程序，用编制好的程序对其进行计算，得到实际温度值，再与给定温度值相比较，得到的偏差值经过控制算法运算后，然后把计算过的数字信号传给数据采集卡，把数字信号转换成模拟信号，再通过传输电缆到采集板，再送给可控硅电压调整器，生成可控硅脉冲触发信号，该信号触发可控硅电路，最终的输出电压给电路供电。

通过调整可控硅触发信号（即调节供电电压每个周期的导通角），即可控制电路电压的通断及大小，进而达到控制炉温的目的。

（二）软件设计模糊神经网络控制框图如图2所示。

五、结束语电加热炉温度控制技术从模拟PID、数字PID到最优控制、自适应控制，再发展到智能控制，每一步都使控制的性能得到了改善。

在目前的电加热炉控制方案中，PID控制和模糊控制应用最多，但是他们都有自身难以克服的缺点。

模糊PID控制在电阻炉炉温系统中的应用

描述它（）蔓 …ｄ一（中：，：二ｌ式ｋ为放
一
２ＰＤ参数Ｆｚｙ整定模型。２ｌｕｚ般情况下，在不同Ｅ、下被控过程
Ｆｚｙ自整定Ｐ参数控制器是对参数Ｋ、ｌ与Ｋ的自整定要求可归ｕｚｌＤＰＫＤ
智能模糊控制系统，利用模糊控制规则自适应地在线对ＰＤ参数进行修改，此提高其控制效果。Ｉ借
关键：阻炉；适应控制：糊控制；Ｉ电自模ＰＤ
Ａｂｔｒｃｔ：ＴｒｔａｃｅｆｕｒｃｅｉｔｈｍｏｓＷｉｈｔｉｅｓａｈｅｅｓｉｓｎｎａＳｅｔｄｅＩＹｅａｎｇｑｕｉｍｅｉｔｈｈａｔｔｒｔｎｐｎｔｎｅｅｅａｍｅｔｐｏｄｃｔｉｒｕｏｎ，ｈｅｔｉｐｒｃｅｓｍｅｕｒｍｔａｃｏｏＩｈｂｅｏｍａｋｔｅｎｏＩｇｙ，ａｎｇｏｓａｓｅｅｎｎｄｎｔｒａｓｃｅｅｙｃｈｏｐｏｔｅｄｐ — ｒｍｐｅｏ
１引言热处理是提高金属材料及器基础上设计一个炉温控制系统，以
并根据不同的在线自整定参数Ｋ、Ｐ
ＩＤｕｚＩ其制品质量的重要手段。近年来随着工期较理想地解决被加热物件透烧过程Ｋ与Ｋ的Ｆｚｙ控制器。ＰＤ参数
原理
电阻炉是一种具有纯滞后的大惯性系统，关炉门、热材料、度以及开加温电网电压等都影响控制过程，统的加传

模糊PID在电加热炉温控系统中的应用

确数学模型，根据控制决策表决定控制量的
大小。将模糊控制和ＰＩＤ控制结合起来，扬
长避短，既具有模糊控制灵活和适应性强的
模糊ＰＩＤ控制器是一种基于常规ＰＩＤ
调节器，应用模糊集合理论，根据控制偏差、
Ｊ＝１
态分布。根据该规则可把实际炉温偏差ｅ、
炉温偏差变化率ｅｃ（ｄ／ｄ）对应的语言变量
＋ＫｄＡｅ（惫）／Ｔ
（１）
式中： “ （志） —— 忌采样周期时的输出；Ｐ（愚） —— 志采样周期时的偏差；
偏差变化率在线自动调整比例系数、积分系数和微分系数的模糊控制器［２］。该模糊控制器采用二输入三输出的形式，以温度偏差ｅ
优点，又具有ＰＩＤ控制精确度高的特点［１］。本文以某公司电加热炉（用于轴类零件
里— — ——— — —
＿ｌ — —— — ຫໍສະໝຸດ ｌ模糊Ｉ化
｛Ｉ
一一一．一
■—
．．：
ＩｆｌＪ１｛
。Ｊ
～
ｌ一
… ～一 … 一 … 一 … 一一一一一 … 一
’ ｉ … ～一Ｐ１一 …一一卜１－Ｌ一竺一 … 一 … ～ｊ
～
Ｅ、ＥＣ表示成模糊量。Ｅ、ＥＣ的基本论域为

模糊预测控制炉窑温度系统中应用

模糊预测控制炉窑温度系统中应用Fuzzy Forecast Control Furnace Temperature SystemCheng Jian(School of Computer ScienceEngineering,Anhui University of ScienceTechnology,Huainan*****,China)Abstract:Accord to the features with big time-lag,disturbances and non-linear of the kiln temperature systems,this paper used the T-S fuzz state space model for the predictive control model,turned the non-linear system showed as T-S model to the linear time-varying system,made the multivariate complex system based on the state space,designed a non-linear fuzz predicting controller during the predictive time domain.Under the constrains of controlled variable and outputs in the real system,translating the outputs solving r into a quadratic programming.Keywords:Furnace temperature system;Fuzzy Forecast Control;Multi-model predictive control;Quadratic programming 模糊预测控制系统是集模糊逻辑和预测控制为一体的高级智能控制系统。