单片机模糊控制在电加热炉温度控制系统中的应用

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单片机模糊控制在电加热炉温度控制系统中的应用

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摘要
7 M( M7 x4 S5 a1 O6 V: R# u在冶金、化工，机械等各类工业控制中，电加热炉都得到了广泛的应用。目
前国内的电加热炉温度控制器大多还停留在国际60年代水平，仍在使用继电一接
触器控制或常规PID控制，自动化程度低，动态控制精度差，满足不了日益发展
! ]# i7 O* j: l的工艺技术要求。电加热炉的温度是生产工艺的一项重要指标，温度控制的好坏
将直接影响产品的质量。电加热炉由电阻丝加热，温度控制具有非线性、大滞后、
) r+ `, u  U& x+ g8 t! D7 Z大惯性、时变性、升温单向性等特点。而且，在实际应用和研究中，电加热炉温
5 S5 E: p$ ~5 [' C  j( W8 G% |度控制遇到了很多困难:第- -，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。以精确数学模型为基础地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地困难，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。国内现有的一-些模糊设计方法
; H6 Y  o+ k! u1 g+ H6 q4 ^9 ~大多存在不同缺点，而且真正把理论研究应用到实际系统的也较少。所以，深入
研究在电加热炉系统控制中具体模糊控制设计理论是十分必要的。
# C- [2 A! I6 n  O本文针对电加热炉这一控制对象，以TS.94-1型号的箱形电加热炉为参考对象，
分别采用工业控制中普遍使用的PID 控制、经常见到的模糊控制策略，如基本模
( O$ s  S" g& u- F糊控制，对其进行仿真实验，比较，并进行了理论分析。
针对上述电加热炉控制中存在的问题，本文设计了双模糊控制器。双模糊控
制器在参数自整定模糊控制理论的基础上，对比例因子进行调整，克服原算法复
( L8 v+ ~" y& t7 c杂而不实用的特点，根据电加热炉不同的工作状态采用不同的模糊控制器，提高
, ?* _" g3 o# n了控制精度，改善了控制效果。
本文把模糊控制与神经网络技术相结合，利用神经网络很强的学习能力和自
适应能力，建立了自适应神经模糊推理系统。把不依赖精确数学模型的模糊控制
0 H4 W& E2 p+ }6 }! ]8 {系统与有价值的经验数据或参考模型相结合，弥补了模糊控制的不足，使模糊控
制系统更能发挥其强大优势，控制效果理想。
在实践应用方面，以电加热炉为控制对象，开发了89C51单片机模糊控制器，
主要进行了硬件和软件的设计。
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