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工业电阻炉基于工业控制过程中的广泛应用

    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。但是,目前国内的电阻炉温度控制器大多还停留在国际60年代水平,仍在使用常规PID控制或继电一接触器控制,自动化程度低,动态控制精度差,满足不了日益发展的工艺技术要求。电阻炉由电阻丝加热,温度控制具有非线性、大滞后、大惯性、多变量、时变性、升温单向性等特点。在实际应用和研究中,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,不能很好地解决非线性、大滞后等问题。工业电炉以精确数学模型为基础的经典控制理论和现代控制论在解决这些问题时遇到了极大的困难,而以语言规则模型(IF-THEN)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。

1965Zadeh提出模糊集合论以来,模糊控制作为模糊理论应用的一个重要分支,己经发展成为具有一定系统化理论及大量应用背景的新兴学科,并且成功地应用于工业过程控制、家用电器、机器人操作、机车控制、航空航天等诸多领域。模糊控制理论日趋成熟,并且由于其基于人的逻辑推理、不依赖控制对象的精确数学模型这一特点,体现了它巨大的优势和潜力。

    基于单片机技术的控制器自80年代以来取得了巨大的成功,尤其是微型计算机的蓬勃发展,使得单片机控制器具有强劲的优势。因此,寻求适合单片机控制器的控制技术一直是控制人员关心的课题。在现有设备及技术条件下,应用现代控制理论很难设计出有效而且实用的控制器,在工业控制领域,应用现代控制理论设计出来的控制器的效果往往还不如根据经典PID理论设计的过程控制器的控制效果。到目前为止,在工业控制过程中,占统治地位的仍然是经典的PID控制调节器,其比例达到了90%以上。但是PID控制技术在处理一些非线性、时滞性大又不便建立数学模型的控制对象时,如上述的电阻炉,存在着两个固有的缺陷:第一、参数调节困难,尤其对于参数变化大的控制对象;第二、不适宜具有大时滞的控制对象。尽管1957Smith提出Smith预估器控制策略,但必须以精确的数学模型为前提。因此,研究先进的模糊控制策略,以及在单片机上的实现,从而使模糊控制技术更好地应用在电加热炉温度控制系统以及其它的过程控制,具有很高的理论价值和应用价。

[来源:原创] [作者:dianlu18] [日期:13-04-19] [热度:]

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