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井式电阻炉温度模糊PID控制算法研究与温度控制系统设计

作　者: 李智
导　师: 张勇；高林章
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制工程
关键词: 井式电阻炉 炉温控制 模糊PID CAN总线 USB通信
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


井式电阻炉被广泛应用在机械加工工业中,对杆式机械零件或材料进行热处理,以增加零部件的硬度和耐磨性。它的温度控制质量直接影响到生产效率和产品的质量。企业为了应对激烈的市场竞争,获得更高的产品质量经常需要根据加热零部件的规格及品种改变炉内操作温度甚至需要按照一定的升温曲线严格控制炉内温度。井式电阻炉由于造价较低,控制系统多由价格低廉的常规仪表组成,多采用双位控制和常规PID控制相结合的控制方法。但由于其具有非线性、纯滞后、惯性大、升温单向性等特点,很难建立精确的数学模型,且加热过程中电网电压波动及其它扰动频繁,常规P1D等控制方法控制效果差,限制了产品质量的进一步提高。因此,设计一个低成本、高精度、稳定性强的电阻炉温度控制系统具有很高的实用价值。本文以井式电阻炉为研究对象,研究了模糊PID控制的理论基础、电阻炉模糊PID控制器的具体设计方法;使用MATLAB软件对所研究的算法进行仿真研究,得出了在电阻炉温度控制中模糊PID控制算法相对于常规PID控制算法具有超调小,控制精度高,抗干扰能力强的优点;以STC单片机为核心处理单元,采用模糊PID控制方法,设计一种电阻炉温度控制系统。详细阐述了控制系统的软硬件设计方法,主要完成了控制系统核心电路、温度检测电路、可控硅过零触发控制电路、CAN总线通信电路和CAN-USB转换电路的设计;给出了控制软件的具体实现流程;给出了模糊PID控制的单片机实现方法。

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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