工业烘干箱温度控制的仿真研究及其单片机实现

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摘要
: n+ r) Z3 |: w8 s2 r. o6 @& i" K0 h本课题主要研究的内容是广东韶关钢铁集团有限公司设备检修中心的烘干箱温度
控制系统，本文针对烘干箱这一典型的电加热控制对象,根据其温度上升快、调节时间
  O+ H* O- R' |% K短的控制要求，利用模糊自整定PID控制精度高、适应性强的特点，寻找到一种对大部
; X4 ^+ `  E; R- H8 W分大功率加热设备都适用的有效控制方法与策略，并将该控制方案基于单片机实现。
5 j/ N6 \) E' W9 e  n9 o本文对温度控制系统的特性进行研究,了解到温度控制系统具有大滞后、参数时变、
非线性以及难以建立精确的数学模型等特点以及控制过程中存在种类繁多的干扰,某些
8 [: \( ?3 F7 e8 Z3 D+ }$ L. @. i因素使控制系统性能不佳，影响了系统的稳定性，导致系统的超调量变大，调节时间大
大加长，甚至出现振荡、发散，系统的动态品质很差，仅采用常规PID控制对于复杂的
' t+ U. V2 n$ Y8 g温度控制系统较难达到优良的控制效果，也不易满足精确的性能指标。因此控制领域内
出现了在经典控制理论和现代控制理论的基础上发展起来的智能控制理论。模糊控制作
为智能控制领城的一个分支，其本质是非线性控制和自适应控制，对于纯滞后的参数时
3 t# S7 _" z9 i* z* x, L& W# `6 q, d变或模型不太精确的复杂控制系统，具有较强的鲁棒性。
5 L5 ]3 P0 h( X! p/ L  P7 U4 M; X针对电机检修的工艺特点，对烘于箱控制要求是调节时间短，超调量为零，且稳态
; m( @8 Q" `6 m误差在土1°C内，本文分别研究了PID控制、模糊控制和模糊自整定PID控制策略，并
用MATLAB软件对各种控制方案的控制性能和抗干扰能力分别进行了仿真研究，通过
仿真表明模糊自整定PID控制具有模糊控制的灵活性和适应性，又具有PID控制的高精
度性，对一阶惯性滞后模型适应性较强，具有很好的鲁梅性和控制效果，将其用于大部
$ o7 [0 j" h+ s* g分大功率加热设备，能达到零超调、调节时间快且稳态误差也非常小的理想效果。
$ v4 l. f/ _& O- S本文将模糊自整定PID控制方法在单片机温度控制系统中实现，并介绍了以单片机
为核心的控制系统的硬件与软件设计。并对所研制的烘干箱测取了一组实验数据， 实验
$ a/ z; d4 F8 r9 v结果与仿真研究基本吻合，证明了用模糊自整定PID实现温度控制的效果比较理想。
关键词:烘干箱;温度控制:模糊自整定PID控制:仿真;单片机
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刘工在线

研究了PID控制、模糊控制和模糊自整定PID控制策略