电加热炉系统的建模及控制技术研究.docx

摘要：目前，先进控制技术的运用越发广泛，电加热炉温度控制技术也越来越成熟。各工业领域现在都很重视温度控制系统，对其要求也逐渐增加。

本次毕业设计对基于JX-300X DCS系统的电加热炉进行研究，并采用测试法对温度系统建模。论文对先进控制进行研究，重点研究的是模糊PID控制技术，即结合模糊和PID这两种控制技术。在控制系统中，模糊控制需要建立相应的模糊控制规则，是一种基于规则的控制，但是它的控制过程会存在稳态误差。常规PID控制的主导地位在温度控制系统中仍然不可动摇，但它的性能由参数的整定情况决定，当控制对象变化，控制效果会变差，存在快速性与平滑性精确性之间的矛盾。所以，本文采用模糊PID的控制方式，先采用模糊控制，使系统快速达到稳定，再加入PID控制器，以消除系统静差，从而达到较好的效果。

本次设计基于模糊PID的电加热炉温度控制系统，使用MATLAB仿真软件，通过常规PID算法、模糊算法以及模糊PID算法分别对温度系统的控制，并观察系统响应结果，总结发现模糊PID控制确实比传统控制方式更好。基于JX-300X DCS系统与工业现场非常吻合，采用SCX语言编程，并不断调试，将常规PID与模糊PID分别应用于DCS系统中去，对试验结果进行了分析。从实验结果中可以看出，模糊PID控制比传统控制在性能上优越很多。

关键词：温度控制系统，模糊PID控制，DCS系统

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪  论-1

1.1 课题研究背景-1

1.2 温度控制的发展趋势-1

1.3 课题研究目的及意义-1

第二章 控制系统硬件设计-3

2.1 JX-300X DCS的介绍-3

2.1.1总述-3

2.1.2 JX-300X系统硬件-3

2.1.3 JX-300X系统软件-4

2.2 过程控制实验装置-5

2.2.1温度传感器-6

2.2.2压力变送器-6

2.2.3 电动调节阀-6

2.2.4 操作台及晶闸管交流模块-7

第三章 温度先进控制方案设计-9

3.1 PID控制-9

3.1.1控制原理-9

3.1.2 PID控制器的各校正环节作用-10

3.2数字PID控制-10

3.2.1理想微分PID控制-11

3.2.2实际微分PID控制-12

3.2.3积分项改进的数字PID控制-12

3.2.4 微分项改进PID控制-12

3.2.5  PID控制器参数整定-13

3.3模糊控制-15

3.3.1模糊化接口-16

3.3.2知识库-16

3.3.3推理与解模糊接口-16

3.3.4 模糊控制器常规设计方法-16

3.4 模糊PID控制-17

3.5系统的建模-17

3.5.1建模目的-17

3.5.2 建模方法-17

第四章 控制方法仿真-20

4.1 常规PID控制仿真-20

4.3 模糊PID控制仿真-23

4.4 先进控制优点-25

第五章 硬件调试-26

5.1 DCS调试运行-26

5.2 先进控制性能分析-29

第六章 总结与展望-31

参考文献-33

致    谢-35