基于模糊PID的電熱爐溫度智能控制系統.pdf

1、電熱爐是工業熱處理生產中廣泛采用的一種設備，其溫度控制具有慢時變、純滯后、非線性等特點，很難用數學方法獲得精確的數學模型和確定的參數。對控溫精度要求高時，應用傳統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，開發了一種基于模糊PID控制的、價廉物美的溫度自動控制系統。不僅控溫精度高，節約能源，而且可靠性高。
　　本文闡述了國內外爐溫控制的方法和發展狀況，論述了本設計的內容和意義。在分析了工業現場的生產過程及其要

2、求的基礎上，構建了一種采用模糊PID控制技術的電熱爐溫度智能控制系統，并對控制系統的硬件組成、控制算法和軟件實現進行了詳細的設計分析。本文研究工作的重點主要是系統硬件設計與軟件設計以及模糊PID控制算法與仿真。主要工作如下:
　　在硬件設計上，給出了硬件系統各模塊電路設計，論述了電路工作原理。系統以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計方法。系統應用RS-232串口實現溫控系統與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計。
　　在軟件設計上，給出了系統所有功能的軟件控制與實現程序。對溫度檢測模塊、模糊PID控制算法、RS-232串口模塊、LED顯示模塊等應用程序進行了開發設計。
　　本文借助MATLAB工具，對常規PID控制、普通模糊控制和模糊PID控制方法進行了仿真分析。實驗結果表明，當采用常規PID控制時，系統的調節時間與超調量不能同時滿足技

4、術要求;當采用普通模糊控制時，系統出現了較大的穩定誤差，盡管調節時間與超調量同時滿足技術要求。因此本文結合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Kp、Ki和Kd的模糊PID控制器。經仿真實驗研究，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，實現了系統所要求的控制穩定、調節時間短且超調量小等性能指標。
　　最后，介紹了系統與上位機的通信控制界面設計、通