电加热炉_MATLAB仿真
基于MATLABSLMULINK语言的炉温模糊控制系统仿真
仿真工作原理模糊控制器的建立过程如下：在Matlab的主窗口中输入fuzzy即可调出模糊工具箱界面（1）设定误差E、误差变化率EC和控制量U的论域为 [-3 3]图1 模糊工具箱界面（2）设定E、EC、U的模糊集。
设为NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB。
（3）设定隶属度函数。
有高斯型隶属度函数、三角型隶属度函数等。
E 和EC设为高斯型，U为三角型。
图2 输入E和EC参数设定界面图3输出 U参数设定界面（4）设定模糊控制规则。
根据论文的模糊控制规则如图所示图4 模糊控制表（5）根据规则表建立49条规则，完成后输出到Workspace,退出保存为X.fis。
图5 规则设定界面（6）根据系统框图建立如图仿真模型保存为luwen.mdl,和论文稍微不同在输入输出增加了饱和。
图6 仿真模型在Fuzzy控制器中关联上面设计的模糊控制，双击Fuzzy Logic Controller 输入X即可。
仿真结果在Matlab运行main.m直接查看结果。
图7 scope 结果图8 scope1 结果系统参数变化对系统性能的影响Ke、Kec和Ku三个权系数，查阅文献可知Ke和Kec对系统的动态性能影响较大，它们的大小意味着对输入误差和误差变化的不同加权程度，Ke 变大缩短上升时间，但是增大系统超调；Kec变大减小系统超调，但是响应速率变慢。
输出比例因子Ku也影响模糊控制系统的性能，Ku过小，系统的动态响应过程变长，Ku过大会导致系统震荡。
综合调整以上三个因子，获得所需要的控制性能。
赵江武2111302116。
基于MATLAB的炉温控制综述
基于MATLAB的炉温控制综述炉温控制在工业生产中具有重要的作用，可以实现炉子的安全运行和产品质量的稳定。
因此，炉温控制的研究一直是一个热点。
本文主要介绍了基于MATLAB的炉温控制的一些综述，包括炉温控制的基本原理、常用控制策略和MATLAB在炉温控制中的应用等方面。
1. 炉温控制的基本原理炉温控制的基本原理是通过控制炉内的供暖方式来控制炉内温度。
在工业生产中，常见的供暖方式有电热、燃气、燃油等。
炉温控制的主要任务是使炉内温度稳定在设定值附近，并能在一定的范围内波动。
炉温控制的难点在于炉内温度的变化是一个复杂的非线性过程，需要通过对热力学原理和物理学原理的研究来进行控制。
2. 常用的炉温控制策略常用的炉温控制策略包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
（1）PID控制PID控制是一种广泛应用的控制策略，通过对系统的误差、偏差和变化率进行计算来控制系统。
PID控制可以实现对炉温的精确控制，但由于炉内温度变化非常复杂，常常需要对PID控制进行优化才能得到令人满意的控制效果。
（2）模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制策略，适用于变化性较大的控制系统。
模糊控制比PID控制更加灵活，可以根据实际情况对控制规则进行调整。
但模糊控制的缺点在于需要建立复杂的规则库，难以应用于不同类型的控制系统。
（3）自适应控制自适应控制是一种能够自行调整控制策略的控制方法。
自适应控制可以根据炉内温度变化的情况自动调整控制参数，从而实现对炉温的精确控制。
但自适应控制需要建立精确的模型，且系统复杂度较高，实现起来比较困难。
MATLAB是一种功能强大的科学计算软件，广泛应用于动态系统的建模和仿真等方面。
在炉温控制中，MATLAB可以通过建立热力学模型和控制模型来进行仿真和优化。
在控制策略的选择和优化方面，MATLAB提供了丰富的函数库和工具箱，如PID控制工具箱、模糊逻辑工具箱等。
通过MATLAB可以进行系统建模和控制器参数调整等操作，从而优化炉温控制系统的性能。
基于MATLAB的炉温控制系统的仿真
控制系统仿真课程大作业题目: 基于MATLAB的炉温控制系统的仿真院系名称：电气工程学院专业班级：自动F0904学生姓名：学号：指导教师：教师职称：讲师评语：成绩：任课教师：时间：在数字PID算法中，为了避免传统PID控制器算法中积分累积所造成的系统较大超调和不稳定，甚至是积分饱和，人们常常会使用积分分离PID算法加以改进。
本文又提出了变速积分PID算法，并以电锅炉温度控制系统为例，基于MATLAB 并运用仿真分析手段，对两种不同算法的控制效果进行了比较，得出了积分分离算法的上升时间tr较短，而变速积分算法的调节时间ts较短，最大超调量较小，振荡次数较少，在温度控制系统中变速积分优于积分分离的结论。
本文以加热炉控制系统为例提出了一种模糊控制方案, 介绍了模糊控制器的设计过程并很方便地利用SIMULINK 进行了仿真研究, 结果证明, 这种模糊控制系统具有良好的动态性能。
关键词：PID控制；积分分离；变速积分；MATLAB1 绪论 (4)2 系统描述 (4)2.1 系统过程 (4)2.2 系统的组成和基本工作原理 (5)2.3 对象模型的归纳 (6)3 PID控制及仿真 (6)3.1分分离PID控制算法 (7)3.2 变速积分PID控制算法 (7)4 基于两种控制算法的炉温控制系统仿真 (8)结论 (10)致谢 (10)参考文献 (11)1 绪论控制系统计算机仿真是应用现代科学手段对控制系统进行科学研究的十分重要的手段之一。
进入80年代以来, 几乎所有控制系统的高品质控制均离不开系统仿真研究。
通过仿真研究可以对照比较各种控制策略与方案, 优化并确定相关参数, 特别是对于新控制决策与算法的研究, 进行系统仿真更是必不可少的。
一般而言, 对控制系统进行计算机仿真首先应建立系统模型, 然后依据模型编制仿真程序, 充分利用计算机作为工具对其进行数值求解并将结果加以显示。
显然, 通常在仿真过程中, 十分耗费时间与精力的是编制和修改仿真程序。
基于MATLAB_Simu1in_省略_下加热炉传递函数的PID仿真试验_赵春锋
基于MATLAB/S imu1ink下加热炉传递函数的PID仿真试验赵春锋,孙兴朋,王东兴(烟台大学机电汽车工程学院,山东烟台264005)摘要:提出基于M ATLA B/S i m u1ink环境下加热炉传递函数的P I D参数整定法,在仿真环境下直接拼凑P I D参数,具有直观、可视、方便等优点。
该方法计算量小,实现简单、易于操作,很容易为工程人员掌握。
仿真结果表明:该方法具有良好的有效性和稳定性,对在工厂中如何尽快的整定P I D参数具有一定的借鉴意义,具有较高的实用价值,能有效地提高生产效率。
关键词:P ID控制;仿真;整定;M ATLAB/S i m u1i nk中图分类号:TB4文献标识码:A文章编号:1004-7948(2010)07-0020-03引言在工业生产中,PI D控制器或者基于PI D算法改进的各种PI D控制器具有结构简单、控制方便、调整方便、控制效果好、鲁棒性强等特点,被广泛应用于冶金、化工、电力和机械等工业生产过程中的控制。
对一个不是完全了解的系统,或者是系统比较复杂,不能建立一个精确完整的数学模型,无法有效地检测到系统的所有参数,系统的结构和参数只能靠经验或者现场调试来获得,这种情况下,PI D控制的优越性更明显。
1PI D参数对整个控制过程中的影响111PI D控制原理PI D调节器对各类工业系统的控制都能取得比较满意的效果,在连续工业控制系统中PI D控制器的控制规律为[1]:u(t)=K p[e(t)+1T i Qte(t)dt+T dde(t)dt](1)或写成传递函数的形式为[2]:G(s)=U(s)E(s)=K p(1+1T i s+T d s)(2)式中:u(t))控制器的输出信号;e(t))偏差信号;K p)比例系数;T i)积分时间常数;T d)微分时间常数。
为了使计算机能对式(1)进行计算控制,必须将式(1)的连续微分方程转化为离散的差分方程,将式(1)中的积分项离散化,采用累加和的形式,并将微分项离散化,采用一阶后项差分。
基于matlab的加热炉串级控制的设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电气1002班指导教师：刘教瑜工作单位：自动化学院题目: 基于matlab的加热炉串级控制的设计初始条件：有一个加热炉系统，系统参数设定为：1.物料以恒定速度进入管道，流速为20L/s，管道直径为10cm，不考虑物料浓度变化、压力变化等其他条件。
2. 物料在加热炉内的长度为5m，假定物料受热均匀，并在4s后上升至指定温度。
3. 假定燃气混合浓度不变，物料温度上升只受燃料流量影响。
4. 不考虑环境温度、燃料热值等影响，主要考虑燃料流量的扰动。
当此加热炉当出口温度要求70±2℃时，设计一个温度-流量串级控制系统，并用matlab软件对其进行仿真。
要求完成的主要任务:1、运用matlab对加热炉控制系统进行仿真2、分析仿真结果，理解PID控制的意义。
时间安排:指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1设计要求 (1)2系统建模分析 (1)2.1影响因素分析 (1)2.2系统方框图的建立 (1)2.3工作过程分析 (2)3 调节阀与检测变送器的选取 (2)3.1 调节阀的选取 (2)3.2 温度检测变送器的选取 (2)3.2.1温度检测器 (2)3.2.2温度变送器 (3)3.3流量检测变送器选取 (4)4 调节器的设定 (5)4.1调节器正方作用选择 (5)4.2调节器控制类型选择 (6)4.2.1 PID控制原理 (6)4.2.2 PID控制各参数的作用 (6)4.2.3 加热炉串级控制PID控制规律的选择 (7)5调节器参数整定 (8)5.1副回路控制器设计 (8)5.2主回路控制器设计 (9)5.2.1 用Ziegler-Nichols方法设计控制器 (9)5.2.2 用ITAE方法设计控制器 (10)6基于MATLAB simulink方框图的仿真模拟 (11)6.1 用simulink对Ziegler-Nichols方法设计的控制器仿真模拟 (11)6.1.1 用simulink建立Ziegler-Nichols方法PI控制仿真 (11)6.1.2 Ziegler-Nichols方法PID控制仿真 (12)6.2 用simulink对ITAE方法设计的控制器仿真模拟 (13)6.2.1 用simulink建立ITAE方法PI控制仿真 (13)6.2.2 用simulink建立ITAE方法PID控制仿真 (14)6.3 仿真结果分析 (16)7总结 (17)8参考文献 (18)基于matlab的加热炉串级控制的设计1设计要求有一个加热炉系统，系统参数设定为：1.物料以恒定速度进入管道，流速为20L/s，管道直径为10cm，不考虑物料浓度变化、压力变化等其他条件。
基于MATLAB的交流电弧炉随机模型与仿真
基于MAT LAB 的交流电弧炉随机模型与仿真王育飞,潘艳霞,姜建国(上海交通大学电气工程系,上海200240)摘 要:为提出一种简单有效的电弧炉仿真模型,首先按电弧炉能量守恒微分方程,在MA TL AB 环境下,建立适用于谐波研究的电弧炉确定性模型;然后,将带通高斯白噪声直接叠加于电弧电压上,得到适用于电压波动与闪变研究的电弧炉随机模型。
将提出的电弧炉模型以电流控制电压源形式直接接入测试系统,对电弧炉引起的谐波和电压波动问题分别进行仿真分析的结果与实际系统动态特性完全相符,从而验证了模型的有效性。
该仿真模型的提出,为电力工作者理解电弧炉非线性时变特性,分析电弧炉导致的电能质量问题,进行谐波治理与闪变抑制研究提供了前提条件。
关键词:电弧炉;谐波;电压波动与闪变;MA TL AB ;建模;仿真中图分类号:TM924.4文献标志码:A 文章编号:100326520(2008)0520973205基金资助项目:国家教育部高等学校博士点基金项目资助(20050248058)。
Project Supported by Specialized Research Fund for t he Doctori 2al Program of Higher Education of China (20050248058).Stochastic Model of AC Electric Arc Furnace B ased on MAT LABWAN G Yu 2fei ,PAN Yan 2xia ,J IAN G Jian 2guo(Depart ment of Elect rical Engineering ,Shanghai Jiao Tong U niversity ,Shanghai 200240,China )Abstract :In order to estimate the adverse influences and to study effective control measures for power quality prob 2lems ,it is the prerequisite to develop an accurate model of electric arc f urnace.A simple ,valid simulated model of e 2lectric arc f urnace is established.Firstly ,in MA TL AB ,the differential equation based on the principle of conserva 2tion of energy is used to establish a deterministic model of electric arc f urnace ,which is usef ul for harmonics study.Secondly ,through adding a band 2pass Gauss white noise on the deterministic arc voltage directly ,a stochastic model of electric arc f urnace is established ,which is usef ul for voltage fluctuation and flicker study.The band limited (4～14Hz )white noise with zero mean can be obtained by G auss white noise passing through band 2pass filter.Acting as a variable voltage source controlled by arc current ,the developed model can be connected to the test system directly.A sample power system is used to test the proposed model of electric arc f urnace ,the harmonics and voltage fluctua 2tion caused by electric arc f urnace are simulated.The simulated results reveal that the positive and negative half 2wave of arc voltage are not identical ,the voltage fluctuation phenomenon is observed ,and it displays randomness.So the proposed model demonstrates the characteristic of the actual electric arc f urnace ,the model is proved to be valid.The proposed simulated model is a useful tool for electrical engineers to understand the nonlinear time 2varying characteristics of electric arc f urnace ,to estimate the power quality problems caused by electric arc f urnace ,and to study the effective precaution measures for decreasing the adverse influences.K ey w ords :electric arc f urnace ;harmonic ;voltage fluctuation and flicker ;MA TL AB ;modeling ;simulation0 引 言随着电弧炉在冶金企业中越来越多的应用,它带来的电能质量问题引起了电力工作者的高度重视。
基才MATLAB的电压闪烁下电弧炉特性仿真研究
弧 的影 响进 行 实 时 分 析 ， 过 不 同 的 弧 电 导 率 来 模 拟 动 力 学 通
弧特性 。
项目
参 数
Ｖ ＝ ４ｌ ５Ｖ
系 统
ｌ ０Ｈ ＝５ ｚ
五 ＝ （．５ ＋ｏ４ ８ Ｏ０２８ ｊ．６ ）ｍＱ 五 ＝ （．３ ＋３２ ） Ｏ３ ６６ ｊ．２ ｍｎ
＝
２ ０Ｖ ０
在 图 １中 系统 阻 抗 用 五 表 示 ， Ｃ Ｐ Ｃ总线 代 表 通 用 的耦 合
基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及仿真研究
课程设计设计题目：基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及仿真研究系别：班级：学号：姓名：指导教师：任务书一、题目基于matlab 的电炉温度控制算法比较及仿真研究二、说明 设某电炉控制对象的控制模型为s e ss W 22011)(-+=，运用所学知识，对其控制算法进行研究并运用MATLAB 的模simulink 块进行仿真比较，给出最优控制算法结论。
三、要求：1. 温度的变化范围为:0～200℃，要求实现80℃的恒温控制。
2. 炉温变化曲线要求参数：3. S t ≤80s ；超调量p σ≤10℅；静态误差v e ≤2℃。
4. 至少采用三种算法（如PID 算法及其改进算法、Smith 预估控制算法、达林算法等三种不同算法）作对比研究。
4.可以自己在基本要求基础上，增加其他算法研究，如：各种PID 算法、模糊控制算法等。
四、报告书写实验完成后，用A4纸撰写研究报告。
其格式要求如下:1、研究对象分析说明；2、各算法设计部分包括：（1）各算法简介；（2）各仿真程序或者仿真连接图；（3）各仿真结果；（4）仿真结果分析说明；3、对每种算法作总结比较，总结各自特点，讨论并最终得出本电炉温度控制的理想算法。
4、对本次设计整个过程做小结，说明自己在整个过程中面临的问解决的措施、心得及体会。
一、课程设计的目的及分析该系统的被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。
可控硅控制器输入为0~5V 时对应电炉温度0~~200℃，温度传感器测量值对应也为0~5V ，炉温变化曲线要求参数：S t ≤80s ；超调量p ≤10℅；静态误差v e ≤2℃。
该系统利用单片机可以方便地实现对各参数的选择与设定，实现工业过程中控制。
它采用温度传感器热电偶将检测到的实际炉温进行A/D 转换，再送入计算机中，与设定值进行比较，得出偏差。
对此偏差进行调整，得出对应的控制量来控制驱动电路，调节电炉的加热功率，从而实现对炉温的控制。
基于MATLAB语言的电加热炉神经元PID控制的建模与仿真
第30卷第1期福州大学学报(自然科学版)V ol.30N o.1 2002年2月Journal of Fuzhou University(Natural Science)Feb.2002文章编号:1000-2243(2002)01-0055-04基于M AT LAB语言的电加热炉神经元PID控制的建模与仿真林瑞全,邱公伟(福州大学电气工程系,福建福州 350002)摘要:给出基于M AT LAB语言的神经元PI D控制器S函数,在此基础上建立电加热炉神经元PI D控制的SI M U2LI NK仿真模型,最后给出该模型的仿真结果.仿真结果表明,利用该SI M U LI NK仿真模型可以方便地实现对电加热炉神经元PI D控制的研究.关键词:电加热炉;S函数;神经元PI D控制器;SI M U LI NK仿真模型中图分类号:TP273 文献标识码:AModels and simulation of neuron PI D applied in electricoven based on MAT LAB languageLI N Rui-quan,QI U G ong-wei(Department of E lectrical Engineering,Fuzhou University,Fuzhou,Fujian350002,China) Abstract:S-function of neuron PI D controller based on M AT LAB language is presented.Als o the SI M U2 LI NK simulation m odel of neuron PI D applied in electric oven and simulation results based on which aregiven.The simulation results show that research of neuron PI D applied in electric oven can be easily doneby using this simulation m odel.K eyw ords:electric oven;S-function;neuron PI D controller;SI M U LI NK simulation m odel对控制系统进行计算机仿真,首先应建立系统模型,然后依据模型编制仿真程序,以计算机作为工具进行数值求解并显示结果.M AT LAB(SI M U LI NK)语言的出现为系统仿真提供了强有力的支持,极大地推动了仿真工作的发展.但是,当系统采用一些特殊的控制律(如不能直接用传递函数加以描述)时,无法直接使用SI M U LI NK进行仿真,此时需引入S函数.S函数定义了系统模型的动态特性,当在SI M U LI NK中构造出系统的结构框图,并定义相应的名称,就会形成与之相对应的S函数.由这种方式形成的S函数可读性差,应用者很少直接对其加以二次开发与利用.由于SI M U LI NK具有这类高级功能模块S函数,因此除了由结构图得到S函数外,还可以通过标准M或MEX文件形式编写S函数.由M文件所形成的S函数,可以应用M AT LAB中的各种函数和语言功能.只要所研究的系统模型能够由M AT LAB语言加以描述,就可以构造出相应的S函数,从而借助SI M U LI NK中的S函数功能模块实现M AT LAB与SI M U LI NK之间的沟通与联系,充分发挥M AT LAB编程的灵活性与SI M U LI NK的可读性[1,2].1 S函数的编写方法S函数的基本格式为:Function[sys,x0]=函数名(t,x,u,flag)其中:t,x,u为当前时间、状态变量与输入矢量;flag为返回变量标志.flag=0,返回参数和初始条件的维数;flag=1,返回系统的状态导数d xΠd t;flag=2,返回离散状态x(n+1);flag=3,返回输出向量y;flag=收稿日期:2001-07-05作者简介:林瑞全(1971-),男,硕士,讲师.基金项目:福建省自然科学基金资助项目(E0010017)4,更新下一个离散状态的时间间隔.如果flag =0,则返回参数x 0表示状态变量的初始值,而返回参数sys 各分量的含义为:sys (1)连续状态变量数;sys (2)离散状态变量数;sys (3)输出变量数;sys (4)输入变量数;sys (5)系统中有不连续根的数量;sys (6)系统中有无代数循环的标志.(有,则置1)在运用S 函数进行仿真运算时,必须清楚知道系统不同时刻所需要的信息.例如,开始仿真时,应先知道系统有多少状态变量、其中哪些是连续变量、哪些是离散变量以及这些变量的初始条件等信息.这些信息可由在S 函数中设置flag =0获取.进而,若系统是严格连续的(不含离散环节),那么在每一仿真时步中需要知道的是给定时刻的系统状态数(令flag =1可得)和系统输出(令flag =3可得).若系统是严格离散的(不含连续环节),令flag =2,就可获得下一个离散的状态;令flag =3,就可获取离散系统的输出.由此可见,可以利用SI M U LI NK 模块库或编写S 函数画出任意复杂的系统框图,从而对系统进行仿真分析.SI M U LI NK 程序允许通过它提供的菜单系统命令函数对系统进行分析.仿真的结果既可以通过它提供的“示波器”(scope )直接显示,也可以返回M AT LAB 工作空间进行下一步处理[3].2 神经元PI D 控制器的S 函数由于神经元PI D 控制器不能直接用传递函数加以描述,若简单地应用SI M U LI NK 将无法对其进行仿真,此时应引入S 函数.基于Delta 学习规则的神经元PI D 控制器的S 函数为:Function[sys ,x 0]=neuro[t ,x ,u ,flag ,ηI ,ηP ,ηD ,k ]if flag ==2 sys (1)=x (1)+ηI u (1)u (1); sys (2)=x (2)+ηP u (1)u (2); sys (3)=x (3)+ηD u (1)u (3);if flag ==3 sys =k 3(x (1)3u (1)+x (2)3u (2)+x (3)3u (3))Π(x (1)+x (2)+x (3));else if flag ==0 sys =[0,3,1,3,0,0]; x 0=[0.3,0.3,0.3];else sys =[ ];end该控制器中,神经元权值w i (i =1,2,3)初始值分别设定为0.3,0.3,0.3.ηP 、ηI 、ηD 、k 分别为神经元的比例学习速率、积分学习速率、微分学习速率和比例系数.3 神经元PI D 控制器SIMU LINK 仿真模型编写S 函数后,就可以建立SI M U LI NK 仿真模型,其步骤为:1)输入函数变量名及参数变量名.单击SI M U LI NK 模型库中非线性环节(nonlinear )的s -function 模块,并拖动到所打开的模型窗口上,双击s -function 模块,按照相关的提示输入函数变量名neuro 和参数变量名ηP 、ηI 、ηD ,k .2)创建子系统(create subsystem ).3)屏蔽子系统(mask subsystem ).在屏蔽子系统的对话框中按照提示输入参数变量.当该模块被屏蔽后,双击该模块就会出现参数输入对话框,双击该模块,同样可以对输入参数进行修改.神经元PI D 控制器的SI M U LI NK 仿真模型如图1所示.・65・福州大学学报(自然科学版)第30卷图1 神经元PI D 控制器的SI M U LI NK 仿真模型Fig.1 SI M U LI NK simulation m odel of neuron PI D controller图1中:u (1),u (2)和u (3)分别为神经元PI D 控制器的输入端,y 为神经元PI D 控制器的输出值.u (1)=e (k );u (2)=Δe (k );u (3)=Δ2e (k ).y =u (k )=K w 1(k )e (k )+K w 2(k )Δe (k )+Kw 3(k )Δ2e (k ).4 电加热炉神经元PI D 控制的SIMU LINK 仿真模型在该模型中,电加热炉的传递函数为G P (S )= 2.3e -0.6173.05S +1(时间单位为min ),选择采样周期为0.0617min.神经元PI D 控制采用增量型算法.图2 电加热炉神经元PI D 控制的SI M U LI NK 仿真模型Fig.2 SI M U LI NK simulation m odel of neuron PI D applied in electric oven5 仿真结果取神经元的学习速率ηP =6800,ηI =65,ηD =1000,神经元的比例系数k =1.1,可以得到如下所示的不同情况下的仿真结果.假设对象的输出值为y out .1)零时刻加给定值5(图3).2)对象开环增益K 从2.3变为3(图4).3)对象时间常数从3.05变为3.5(图5).4)对象滞后时间常数从0.617变为0.8(图6).图3 零时刻加给定值5的仿真结果Fig.3 S imulation result when setting value is 5at t =0图4 对象开环增益K =3的仿真结果Fig.4 S imulation result when K =3・75・第1期林瑞全等:基于M AT LAB 语言的电加热炉神经元PI D 控制的建模与仿真图5 对象时间常数T =3.5的仿真结果Fig.5 S imulation result when T =3.5图6 对象滞后时间τ=0.8的仿真结果Fig.6 S imulation result when τ=0.86 结语通过编写S 函数来建立神经元PI D 控制器的SI M U LI NK 仿真模型,可以充分发挥M AT LAB 编程灵活与SI M U LI NK 简单直观的各自优势,不必进行复杂的编程就可以方便地实现对神经元PI D 控制在不同对象中的应用进行仿真研究.参考文献:[1] 纪宝,王勇.神经元自适应PI D 控制器在直流调速系统中的应用[J ].江苏理工大学学报,2000,21(4):32-35.[2] 贾建强,韩如成.基于M AT LAB ΠSI M U LI NK 的交流调速系统建模与仿真[J ].电机与控制学报,2000(2):91-93.[3] 张志涌,刘瑞桢,杨祖樱.掌握和精通M AT LAB[M].北京:北京航空航天大学出版社,1997.・85・福州大学学报(自然科学版)第30卷。
模糊控制MALTAB系统仿真实验报告
模糊控制MALTAB系统仿真实验报告可编程控制器智能控制技术仿真实验题目: 模糊控制系统MATLAB仿真实验报告院系名称：电气工程学院专业班级：电气学生姓名：学号：模糊控制系统MATLAB仿真实验报告一、实验目的 1、通过本次设计，了解模糊控制的基本原理、模糊模型的建立和模糊控制系统的设计过程。
2、熟悉在MATLAB下建立模糊控制器的方法，并能利用MATLAB对给定参数的模糊控制系统予以仿真二、实验项目1、实验题目本设计要求设计一个采用模糊控制的加热炉温度控制系统。
被控对象为一热处理工艺过程中的加热炉，加热设备为三相交流调压供电装置，输入控制信号电压为0~5V，输出相电压0~220V，输出最大功率180KW，炉温变化室温~625℃，电加热装置如图所示：图1-1电加热装置示意图3、实验数据：本实验输入变量为偏差e和偏差的变化ec，输出变量为控制电压U，变量模糊集量化论域均为[-6 6]采用的常用的三角形隶属函数。
控制规则表： U 输入变量ec NB NM NS ZO PS PM PB 输入变量 e NB NB NB NB NB NM NS ZO NM NB NB M, M, MS ZO ZO NS NV NM NM NS ZO ZO PS ZO NM NS NS ZO PS PS PM PS NS ZO ZO PS PM PM PB PM ZO ZO PS PM PM PB PB PB ZO PS PM PB PB PB PB 三、实验步骤 1、建立系统仿真图：在MATLAB主窗口单机工具栏中的Simulink快捷图标弹出“Simulink Library Browser”窗口，单击“Create a new model”快捷图标弹出模型编辑窗口。
依次将Signal Generator(信号源)、Subtract(减运算)、Gain（增益）、Derivative（微分）、Mux（合成）、Fuzzy Logic Controller(模糊逻辑控制器)、TransferFcn(传递函数)、Saturation(限幅)、Memory（存储器）、Scope（显示器）模块拖入窗口并连接成系统仿真图如图1-2 图1-2 系统仿真图 2、在模糊推理系统编辑器中设置变量：在MATLAB 命令窗口输入fuzzy并按回车键，启动FISEditor(模糊推理系统编辑器)。
电加热炉温度控制系统性能的MATLAB仿真
电加热炉温度控制系统性能的MATLAB仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电加热炉温度控制系统性能的 MATLAB仿真系别：机电与自动化学院专业班：姓名：学号：指导教师：2013年月日电加热炉温度控制系统性能的MATLAB仿真MATLAB simulation the performance of the control system of heating furnace temperature摘要近年来随着工业的发展，电加热炉在工业控制中的应用越来越广泛。
温度是电加热炉控制系统的一个主要参数，对温度的控制要求也越来越高。
传统控制算法一般要建立在一定的数学模型之上，模型的精确度对控制效果有直接的影响.然而电加热炉是一种具有非线性、纯滞后、大惯性、时变性和升温单向性的控制对象，很难用数学方法建立精确模型.模糊控制不依赖于模型，但由于它的理论并不完善，算法复杂，控制过程会存在稳态误差。
传统PID控制理论成熟，容易实现，虽然大多数情况下可以满足性能要求,但其性能取决于参数的整定情况，且它的快速性和超调量之间的矛盾关系，使它不能同时满足快速升温和超调量小的要求。
鉴于此，本文将模糊算法和常规PID算法结合起来，在手动经验的基础上建立模糊规则,在线自整定PID的参数，提高控制效果。
本文提出了基于模糊PID的箱式电加热炉控制系统的设计方法。
首先介绍了模糊PID 控制器的设计方法，并用MATLAB仿真比较了常规PID控制算法和模糊PID控制算法的性能,分析了模糊PID在电加热炉温度控制中的可行性.最后在二次开发设计的基于组态软件King View开发的系统中,对模糊PID算法和常规PID算法进行了实时调试，并对实验结果进行了分析.关键词:温度控制；MATLAB；模糊PID；常规PIDAbstractWith the development of industry．electric heating furnace is more and more widely used 。
对温控系统进行建模及Matlab仿真
淮海工学院课程设计报告书课程名称：综合课程设计系（院）：电子工程学院学期：2011~2012 第一学期专业班级：电气082班姓名：胡韬学号：030861217对温控系统进行建模及MATLAB仿真1单片机在炉温控制系统中的运用温度是工业对象中一个主要的被控参数，它是一种常见的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。
温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。
温度控制是许多设备的重要的构成部分，它的功能是将温度控制在所需要的温度范围内，以利于进行工件的加工与处理。
一直以来，人们采用了各种方法来进行温度控制，都没有取得很好的控制效果。
如今，随着以微机为核心的温度控制技术不断发展，用微机取代常规控制已成必然，因为它确保了生产过程的正常进行，提高了产品的数量与质量，减轻了工人的劳动强度以及节约了能源，并且能够使加热对象的温度按照某种指定规律变化。
实践证明，用于工业生产中的炉温控制的微机控制系统具有高精度、功能强、经济性好的特点，无论在提高产品质量还是产品数量，节约能源，还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。
单片机具有集成度高，运算快速快，体积小、运行可靠，价值低廉，因此在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到广泛应用，本文主要介绍单片机在炉温控制中的应用。
本设计以89C51单片机为核心控制器件，以ADC0809作为A/D转换器件，采用闭环直接数字控制算法，通过控制可控硅来控制热电阻，进而控制电炉温度，最终设计了一个满足要求的电阻炉微型计算机温度控制系统。
1、1系统的基本工作原理整个炉温控制系统由两大部分组成。
一部分由计算机和A/D和D/A转换电路组成。
主要完成温度采集，PID运算，产生可控硅的触发脉冲。
另外一部分由传感器信号放大，同步脉冲形成，以及触发脉冲放大等组成。
炉温控制的基本原理是：改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压可在0～140V内变化。
基于Matlab的PID温控系统的设计与仿真
基于Matlab的PID温控系统的设计与仿真摘要在Matlab6.5环境下,通过Matlab/Simulink提供的模块,对温度控制系统的PID控制器进行设计和仿真。
结果表明,基于Matlab的仿真研究,能够直观、简便、快捷地设计出性能优良的交流电弧炉温度系统控制器。
关键词温度系统数学模型;参数整定;传递函数在钢铁冶炼过程中,越来越多地使用交流电弧炉设备,温控系统的控制性能直接影响到钢铁的质量,所以炉温控制占据重要的位置。
PID控制是温控系统中一种典型的控制方式,是在温度控制中应用最广泛、最基本的一种控制方式。
随着科学发展,各行各业对温控精度要求越来越高,经典PID控制在某些场合已不能满足要求,因而智能PID控制的引入是精密温控系统的发展趋势。
为了改善电弧炉系统恒温控制质量差的现状,研制具有快速相应的、经济性好的、适合国情的恒温控制装置具有十分重要的意义。
1温控系统模型的建立在Matlab6.5环境下,通过Simulink提供的模块,对电弧炉温控系统的PID控制器进行设计和仿真。
由于常规PID控制器结构简单、鲁棒性强,被广泛应用于过程控制中。
开展数字PID控制的电弧炉控制系统模型使应用于生产实际的系统稳定性和安全性得到迅速改善。
1.1温控系统阶越响应曲线的获得在高校微机控制技术实验仪器上按以下步骤测得温度系统阶越响应曲线:1)给温度控制系统75%的控制量,即每个控制周期通过X0=255×75%=191个周波数,温度系统处于开环状态。
2)ATMEGA32L内部A/D每隔0.8s采样一次温度传感器输出的电压值,换算成实际温度值,再通过串口通讯将温度值送到电脑上保存。
使用通用串口调试助手“大傻串口调试软件-3.0AD”作为上位机接收数据并保存到文件“S曲线采集.txt”中。
3)在采集数据过程中,不时的将已经得到的数据通过“MicrosoftExcel”文档画图,查看温度曲线是否已经进入了稳态区;根据若曲线在一个较长时间里基本稳定在一个小范围值内即表明进入稳态区了,此时关闭系统。
基于Matlab的电阻炉温度控制系统设计及仿真比较
第11期2020年6月No.11June，2020电阻炉是热处理工艺过程中应用最广、数量最多的电加热设备。
随着控制技术日新月异的发展，对电阻炉温度控制的要求也就越来越高。
电阻炉是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或熔化工件和物料的热加工设备，其温度控制具有单向性、大惯性、大滞后等复杂特点，主要分为升温、保温和降温3个部分，其中，升温、保温依赖电阻丝加热完成，而降温则主要依靠自然环境进行冷却。
1 系统框架电阻炉温度控制系统多采用闭环控制，首先，将电阻炉实际温度值通过温度传感器测量出来；其次，通过负反馈与设定温度进行比较得到偏差信号，送入控制器中得到控制信号，控制可控硅，以此改变电阻丝的加热电流或电压，从而实现电阻炉的温度控制[1]。
系统框架如图1所示。
图1 电阻炉温度控制系统框架本文主要是采用传统PID控制、Smith控制和模糊控制3种算法实现对电阻炉温度的控制，并进行仿真及对仿真结果的比较分析。
2 控制算法比较理论分析和实验结果表明，均将电阻炉当作具有自平衡能力且存有滞后的被控对象，因此其数学模型可用一阶惯性和纯滞后两个环节进行描述，系统总的传递函数为：10070()1001sG s es−=+2.1 不加控制器仿真不外加控制器的仿真模型控制如图2所示，其仿真结果如图3所示，可以看出，此系统具有100 ms的延迟，并且在仿真时间内仅上升到了70°左右（设定值为100°），且调节时间较长。
图2 不加控制器的系统仿真模型图3 不加控制器的仿真结果2.2 PID控制器仿真PID控制器所采用的控制规律为比例、积分、微分控制，控制规律如图4所示。
图4 PID控制原理其PID控制器的输入与输出之间的关系为：1()()()()tp dide tu t K e t e d TT dtττ=++∫对于此系统，在笔者有限的经验范围内，未找到使系统基金项目：安徽三联学院校级平台重点项目；项目编号：PTZD2019025。
电加热炉温度控制策略与仿真
电加热炉温度控制策略与仿真[摘要]电加热炉作为一类具有非线性和大滞后性的工业加热设备，其应用极为广泛，尤其随着社会的飞速发展，煤矿资源的减少以及环境因素的制约，工业电加热炉由于污染小，加上电网的普及，它越来越受到客户青睐，所以研究电加热炉的控制策略显得相当重要。
由于传统的PID控制在时滞系统中的应用有一定局限性，而且快速行与稳定性本身就存在一定矛盾，对于大时滞系统，常规PID控制在参数选取上往往显得非常困难。
所以，可以考虑模糊控制方法来对PID 控制器的参数进行实时修改，它无须建立被控对象的数学模型，对被控对象的时滞、非线性、时变性具有一定的适应能力，尤其是神经网络能从数据样本中直接自动推导出规则，而不必利用领域知识。
由于模糊控制方法参数不易确定，本文采用BP神经网络调整PID参数，利用神经网络所具有的自学习、自适应、容错性和并行性相结合，进一步完善了PID控制的自适应性能。
最后通过仿真结果表明，它能发挥模糊控制鲁棒性能、动态响应好，上升时间快，超调小的特点，又具有PID控制器的动态跟踪品质和稳态精度，取得较好效果。
关键词：PID控制；模糊控制；BP神经网络PID控制；仿真Electric furnace temperature control strategy and simulationAbstract:Electric furnace as a class of nonlinear and large time delay of industrial heating equipment, their using is extremely broad. Especially with the rapid development of society, the limited reduction of coal resource environmental factors, because of pollution-free, coupled with the popularity of grid, the electric furnace is increasingly popular during the clients, So the research of electric heating furnace control strategy is important.As the traditional PID control have some limitations in time-delay system application. Plus the express bank and the stability exist in itself contradictory, for large time-delay system, Conventional PID control parameters it is often very difficult. Therefore, we can consider fuzzy control approach to the parameters of PID controller for real-time modification, it does not establish a mathematical model of the object, the object of time-delay, nonlinear, time-varying with a certain degree of adaptability , especially the neural network directly from data samples derived from the rules automatically, without having to make use of domain knowledge.As the Fuzzy control of the parameters are uncertain, using BP neural network to adjust to PID parameters in this paper , which is self-learning, adaptive, fault tolerant and parallel combined , to further improve the performance of adaptive PID control. Finally, these simulation results show that it can not only play a robust performance of fuzzy control, dynamicresponse, and fast rise time, the characteristics of small overshoot, but also has the dynamic PID controller to track the quality and steady-state accuracy and achieved good results.Key words : PID control; Fuzzy control; BP neural network PID control; simulat ion1 绪论1.1电加热炉简介电加热炉1909年出现使用的，是在电加热炉中放置电加热器，就标志着加热从柴禾转移到电气，即从电能转变为热能。
基于MATLAB的电弧炉静止无功补偿装置设计与仿真研究
k= 6.13- 0.9 =0.85 6.13
补偿系数 ：
α=0.8 QTCR=99.67×0.8=80 Mvar
最大动态调节量 ： （ cos准≥0.94） 所需最大静 ② 提高系统平均运行功率因数 （ 按提高到 0.95 计算） ： 态基波无功补偿量 （ EAF） 电弧炉 ： 90MVA （ tancos- 10.8185- tancos- 10.95） Q1=90×0.8185× （ 0.702- 0.3286） =90×0.8185× 图2 供电系统示意图
EAF SVC Device Design and Simulation Research Based on MATLAB
WANG Meng, LI Xin
（ Shandong Rizhao College of Vocation and Technology, Rizhao 276826, China）
=27.5 Mvar 20MVA 精炼炉 ： Q2=20×0.86×(tancos- 10.86- tancos- 10.95） =20×0.86×0.26 =4.5 Mvar
则 2 台电 炉 的 功 率 因 数 提 高 到 0.95 所 需 的 容 性 基 波 补 偿容量为 ：
系 统 主 要 技 术 参 数 ：SVC 挂 接 电 压 等 级 ：35kV 母 线 ； 公 共连接点 （ PCC 考核点） ： 总降 220kV 母线 。 公共连接点短路 ， 基准容量 Sj=100MVA 。
1
静止无功补偿装置的补偿原理
图1 静 止 无 功 补 偿 装 置 是 20 世 纪 70 年 代 初 发 展 起 来 的 新
SVC 单相等效接线图
技术 ， 它是一种利用电容器和各种类型的电抗器组成的无功 补偿装置 ， 不依靠有触点开关来实现无功功率的平滑控制 [4]。 它 主 要 有 以 下 几 种 ： 饱 和 电 抗 器 型 SVC- SR[5] （ Saturated Re-
基于MATLAB的炉温控制系统的仿真
控制系统仿真课程大作业题目: 基于MATLAB的炉温控制系统的仿真院系名称：电气工程学院专业班级：自动F0904学生姓名：学号：指导教师：教师职称：讲师评语：成绩：任课教师：时间：在数字PID算法中，为了避免传统PID控制器算法中积分累积所造成的系统较大超调和不稳定，甚至是积分饱和，人们常常会使用积分分离PID算法加以改进。
本文又提出了变速积分PID算法，并以电锅炉温度控制系统为例，基于MATLAB 并运用仿真分析手段，对两种不同算法的控制效果进行了比较，得出了积分分离算法的上升时间tr较短，而变速积分算法的调节时间ts较短，最大超调量较小，振荡次数较少，在温度控制系统中变速积分优于积分分离的结论。
本文以加热炉控制系统为例提出了一种模糊控制方案, 介绍了模糊控制器的设计过程并很方便地利用SIMULINK 进行了仿真研究, 结果证明, 这种模糊控制系统具有良好的动态性能。
关键词：PID控制；积分分离；变速积分；MATLAB1 绪论 (4)2 系统描述 (4)2.1 系统过程 (4)2.2 系统的组成和基本工作原理 (5)2.3 对象模型的归纳 (6)3 PID控制及仿真 (6)3.1分分离PID控制算法 (7)3.2 变速积分PID控制算法 (7)4 基于两种控制算法的炉温控制系统仿真 (8)结论 (10)致谢 (10)参考文献 (11)1 绪论控制系统计算机仿真是应用现代科学手段对控制系统进行科学研究的十分重要的手段之一。
进入80年代以来, 几乎所有控制系统的高品质控制均离不开系统仿真研究。
通过仿真研究可以对照比较各种控制策略与方案, 优化并确定相关参数, 特别是对于新控制决策与算法的研究, 进行系统仿真更是必不可少的。
一般而言, 对控制系统进行计算机仿真首先应建立系统模型, 然后依据模型编制仿真程序, 充分利用计算机作为工具对其进行数值求解并将结果加以显示。
显然, 通常在仿真过程中, 十分耗费时间与精力的是编制和修改仿真程序。
基于Matlab的电阻炉温度控制系统仿真
基于Matlab的电阻炉温度控制系统仿真
李艳
【期刊名称】《工业加热》
【年(卷),期】2024(53)2
【摘要】电阻炉作为重要的工业加热设备对部件进行热处理,是一种利用电流通过电阻材料发生热能的加热炉,电阻炉在机械领域主要用于金属的锻压前加热、粉末冶金烧结、玻璃陶瓷焙烧及退火、熔点低金属熔化等。
电阻炉与火焰炉相比具有结构简单、炉温均匀、加热质量好、便于控制、无噪声等优点。
作为重要的热处理设备,电阻炉的温度控制直接关系到生产产品部件的质量和精度。
但电阻炉的温度变化具有较强的时滞性以及惯性,因此建立有效的温度控制系统提升电阻炉的温度控制水平具有重要的意义。
先分析了模糊PID算法的原理,然后基于SX-10-12型号箱式电阻炉介绍了温度控制系统的整体设计方案、硬件设计以及软件设计,并在Matlab仿真环境下对温度控制系统的运行情况进行论述,旨在提升电阻炉温度控制的自动化水平。
【总页数】4页(P46-49)
【作者】李艳
【作者单位】四川工业科技学院
【正文语种】中文
【中图分类】TF806.4
【相关文献】
1.基于OPC和MATLAB的电阻炉温度控制系统设计
2.基于Matlab的电阻炉温度模糊控制系统设计及仿真
3.基于Matlab的电阻炉温度控制系统设计及仿真比较
4.基于Matlab的电阻炉温度控制系统设计与实现
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基于Matlab的感应加热电源系统仿真
基于Matlab的感应加热电源系统仿真
周跃庆;吴迪
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2005(022)007
【摘要】感应加热电源系统包含电路、电力电子、控制、保护等模块,系统的分析和设计具有一定的难度.建立感应加热电源系统的仿真模型,有利于对系统性能进行分析,对于系统参数的设计具有重要的指导作用.该文应用Matlab/Simulink、电力系统模块库(SimPowerSystems)和通信系统模块库(Communications Blockset),构建了感应加热电源系统的完整仿真模型.具体分析了功率控制、锁相环和负荷模块的构成.最后给出仿真结果,并通过与JGRC30-150感应加热电源系统的实验波形比较,证明所建仿真模型的正确性.
【总页数】3页(P204-205,257)
【作者】周跃庆;吴迪
【作者单位】天津大学电气与自动化工程学院,天津,300072;天津大学电气与自动化工程学院,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TP303+.3
【相关文献】
1.基于MATLAB and Simulink的波浪能装置液压能量转换系统仿真研究 [J], 叶寅;盛松伟;乐婉贞;王坤林;张亚群
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天津城建大学课程设计任务书2013 -2014学年第 2学期 控制与机械工程学院 电气工程及其自动化专业 班级 12 姓名 学号课程设计名称： 过程控制设计题目： 电加热炉炉温的模糊控制完成期限：自 2014 年 6 月 22 日至 2014 年 6 月 27 日共 1 周设计依据、要求及主要内容：设计任务电加热炉炉温的控制过程如下：测温元件将检测到的温度信号送到变送器的输入回路，经低电平自激调制放大后输出mA 级的电流信号，该信号经过电阻后变为0~5V 的电压信号，然后通过A/D 转换将模拟量信号转换成为数字量信号，经过计算机与设定值比较、运算后，再由D/A 转换输出0~5V 的模拟量电压信号，该电压直接控制晶闸管调功器的输出功率，从而对电加热炉的温度进行调节，调节范围：20~350℃。
电加热炉温度控制系统示意图如图1所示：图1 电加热炉系统示意图如图1，本文中将控制信号()u t 到炉膛温度()c t 这一整个过程看作一个控制系统。
电加热炉装置是一个具有自平衡能力的对象，可用一阶惯性和滞后环节来近似描述。
被控对象参数K=70，T=100，τ=80。
系统的传递函数为：8070()1001s G s e s -=+试用模糊控制器实现温度控制。
二、设计要求1）超调小、调节时间短，系统无静差； 2）给出控制策略和选定参数，并详细说明参数整定过程；3）给出MATLAB 下的仿真曲线。
4）给出硬件实现方案，包括控制器和检测回路芯片的具体型号。
三、设计报告课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。
四、参考资料[1] 何衍庆．工业生产过程控制（1版）．北京：化学工业出版社，2004[2] 邵裕森．过程控制工程．北京：机械工业出版社2000[3] 过程控制教材指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期： 年 月 日摘要电加热炉是典型的工业过程控制对象，在我国应用广泛。
电加热炉的温度控制具有升温单向性，大惯性，大滞后，时变性等特点。
其升温、保温是依靠电阻丝加热，降温则是依靠环境自然冷却。
当其温度一旦超调就无法用控制手段使其降温，因而很难用数学方法建立精确的模型和确定参数，应用传统的控制理论和方法难以达到理想的控制效果。
本文以电加热炉为研究对象，针对电加热炉的特点，设计了双输入单输出结构的模糊控制器，将其应用于电加热炉温度控制系统，满足了温度控制稳定性的要求。
关键词：温度控制；MATLAB；模糊控制器目录第一章绪论 (1)1.1课题的背景 (1)1.2模糊控制的现状及原理 (1)1.3本文设计思路 (2)第二章模糊控制器的设计 (4)2.1模糊控制介绍 (4)2.2模糊控制器的设计 (4)2.2.1 建立模糊控制器结构 (4)2.2.2 定义输入、输出模糊集并确定个数类别 (5)2.2.3 定义输入、输出的隶属函数 (5)2.2.4 编辑模糊控制规则 (6)2.2.5规则观测器 (8)2.2.6 输出曲面观测器 (8)第三章建立simulink仿真模型 (10)3.1 原系统的simulink仿真模型 (10)3.2 模糊控制simulink仿真 (10)第四章硬件系统 (12)4.1 系统总体设计 (12)4.2 温度传感器的选择 (12)4.3 A/D转换电路 (12)4.4声光报警电路 (12)4.5 人机界面 (13)4.6 功率控制电路 (13)第五章总结 (14)第六章参考文献 (15)第一章 绪论1.1课题的背景电阻炉是热处理工艺过程中应用最广、数量最多的电炉，其本身是一个较为复杂的被控对象。
电阻炉温度控制器在冶金、化工、机械等各类工业控制过程中都得到了广泛应用。
电阻炉温控制系统是一个闭环反馈控制系统，他将温度传感器检测到的实际炉温经A/D 转换后，送入计算机中，与设定值进行比较得出偏差，并将此偏差送入控制器中，经过计算得出对应的控制量控制可控硅驱动器，调节电阻炉的加热功率，从而实现对炉温的控制。
目前在炉温控制系统中最常采用的是PID 控制，以PID 算法为核心的各种形式DDC 控制系统，是目前电加热炉温度控制系统普遍使用的方法。
PID 调节是最成熟且应用最广泛的一种控制方法。
在模拟控制系统中，其过程控制是将被测参数温度由传感器变换成统一的标准信号后输入调节器，在调节器中与给定值进行比较。
再把比较器的差值经PID 运算后送到执行机构，改变进给量，以达到自动调节的目的。
在数字控制系统中则是用数字调节器来代替模拟调节器，按偏差的比例、积分和微分进行控制和调节。
PID 调节器具有结构简单、调整方便和参数整定与工程指标密切相连等特点，对于大部分对象控制精度也较高，这些优越性使得PID 结构调节器是连续系统中应用最广泛的一种调节器，一直经久不衰，并将继续在工程实践中发挥重要的作用。
电阻炉可以用以下模型定性的描述它 1)(+=-TS Ke s G sτ 式中K-放大系数 ，T-时间系数 ，τ-纯滞后时间。
但在实际热力工程中，由于实际工况的复杂性（加工工件的性质、初温、升温、幅度规格、装炉量以及电气环境等因素），使得上述数学模型偏离实际情况相当严重 。
电阻炉由电阻丝加热，温度控制具有非线形、大滞后、大惯性、多变量、时变性等特点。
在实际应用中，电阻炉温度控制遇到了以下困难：第一：很难建立精确的数学模型；第二：不能很好的解决非线形、大滞后等问题。
以精确的数学模型为基础的经典控制理论和现代控制理论在解决这些问题是遇到了一定的困难。
上世纪50年代前后的经典控制理论主要研究单输入-单输出的线性定常系统；60年代末的现代控制理论主要研究多输入-多输出的被控对象，系统可以是线性或非线性的，定常或时变的。
这两个阶段的控制理论的发展与应用，对于存在数学模型的自动控制系统发挥了非常大的作用，并取得了令人满意的控制效果，这些控制方法的优点明显，但存在难以克服的缺陷。
对于那些很难或的数学模型的控制对象，往往显得无能为力。
上述各种传统控制方法在炉温控制系统中的仿真、实验和实际应用结果看，效果并不是非常理想。
一个显著的共同特点就是需要建立系统准确数学模型，当模型建立不准确时，不仅增加了调试的工作量，而且控制效果不好。
从70年代末开始，随着计算机技术的快速发展，智能控制理论开始受到极大关注，模糊控制作为智能控制理论的一个分支，在理论研究和工业控制应用等方面也取得了可喜的进展。
以语言规则模型为基础的模糊控制理论却是解决上述问题的有效途径和方法。
1.2模糊控制的现状及原理模糊数学和模糊控制的概念由美国加利福尼亚大学著名教授L.A.Zadeh 首先提出。
最早取得的应用成果是英国教授Mamdamni ，首先利用模糊控制语句组成模糊控制器，将它应用于锅炉和气轮机的运动控制，并在实验室中获得成功。
此后的20多年中，模糊控制技术在华工、冶金、机械、工业炉窑、水处理、食品工业等多个领域中获得广泛的应用。
随着应用领域的不断拓宽，模糊控制器本身性能也得到了进一步发展，由原来规则固定的简单模糊控制器，发展为可以在控制过程中不断修改和调整控制规则的自组织模糊控制器。
尽管模糊控制在稳定性理论分析及控制精度方面还存在一些问题，但它在大规模系统、多目标系统、非线性系统，特别是没有精确数学模型的系统中，显示了良好的效果，它所体现的强鲁棒性是经典控制理论和现代控制理论所难以到达的。
模糊控制是以人的思维判断方法形成模糊控制规则，在模糊规则的基础上，以模糊量作为实际控制的依据，是一个表达某种控制思想的基本公式。
模糊控制的定义可以描述为：模糊控制器的输出是通过观察过程状态和一些如何控制过程的规则的推理得到的。
模糊逻辑控制器的设计主要包括：对输入信息的模糊化、模糊推理和输出信息的精确化三个步骤。
输入信息的模糊化是将测物理量转化为在该语言变量相应论域内不同语言值的模糊子集。
模糊推理使用数据库和规则库，它的作用是根据当前的系统状态信息来决定模糊控制的输出子集。
输出信息的精确化计算是将推理机制得到的模糊控制量转化为一个清晰、确定的输出控制量的过程。
模糊控制器在温度控制中的应用包括有：刘兴池等人用日本生产的SR70只能模糊控制器对加热炉进行控制，稳态精度达到+0.5摄氏度左右，控制效果十分理想。
易继锴等人应用模糊神经网络自学习控制器对电加热炉进行物理模拟实验，系统实验表明，通过神经网络的自学习，实现输入变量隶属度函数的在线自调整，对电加热炉这种具有非线形、大滞后的系统具有较好的模糊预测及控制功能。
1.3本文设计思路随着二十世纪四十年代中期计算机的出现及其应用领域的不断扩展，计算机控制技术逐渐渗透到自动化、自动控制、电子技术、电气技术、仪器仪表等专业，并在这些专业中起到至关重要的作用。
计算机具有存储大量信息的能力，强大的逻辑判断能力及快速计算的优点，计算机控制技术能够达到常规控制技术所不能到达的优异性能指标。
此外，随着操作系统的不断升级，各种开发软件的不断出现，使研究人员不仅能方便的对对象进行控制，而且可以将控制结果用图象，声音等形式展示出来。
这是传统技术所不能实现的。
应用微机控制电炉炉温不仅易于保证处理工艺过程的质量，节约能源，促进整个热处理工艺过程自动化，并且在造价上也能与常规仪表控制装置匹敌。
国内已有很多单位对计算机控温系统进行了研究。
由于电阻炉具有较强的滞后性，传统的PID控制方式的控制效果不佳。
模糊控制是一种基于规则的先进控制方法，由于控制复杂、非线性、大滞后对象，具有控制速度快，超调小等优点，因此，可以很好的解决一些问题，获得较好的控制效果。
本题拟采用凌阳SPCE061A单片机，设计一种电阻炉温模糊控制系统，提高温度的控制效果。
通过测量元件热电偶进行检测，经采样、A/D转换为数字量，再进行数字滤波，并根据给定的控制规则进行运算，然后发出控制信号去控制执行机构，使各个被控量达到预定的要求。
控制系统原理图如图1所示：图1 控制系统原理图本系统的设计主要是解决电阻炉温度的实时控制，希望控制系统给出的控制量控制电阻炉的温度，使得电阻炉的温度可以跟踪由键盘输入的给定值。
概括起来，本系统的功能有：(1)数据的采集；(2)过程监控：包括参数显示、上下限报警等；(3)基于模糊规则的控制算法；(4)通过D/A转换输出控制量；(5)实现上位机和下位机的通信。
随着嵌入式系统开发技术的快速发展及其在各个领域的广泛应用，人们对电子产品的小型化和智能化要求越来越高，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低、使用灵活等特点，显示出其明显的优势和广泛的应用前景。
在航空航天、机械加工、智能仪器仪表、家用电器、通信系统、智能玩具等领域，单片机都发挥了很大的作用。
第二章模糊控制器的设计2.1模糊控制介绍1965年Zadeh教授发表了《模糊集合论》论文，提出用“隶属函数”这个概念描述现象差异的中间过渡，从而突破了古典集合论中属于或不属于的绝对关系。