【正文】 若單獨考慮其價格，則： if interface is good then charge is high。 模糊控制規(guī)則 控制規(guī)則的輸入是在 Rule Editor 窗口輸入的，以 ifthen 的形式表達。 4．控制規(guī)則。模糊推理部分主要由模糊化、模糊推理、去模糊化三部分組成。 設(shè) U 和 V 是兩個各自具有基礎(chǔ)變量 u， v的論域， R 是在 U V 論域上描述模糊蘊含“若 A 則 B”的模糊關(guān)系，對于給定的 1A ∈ U，可推得由 1A 引出的結(jié)論 1B ∈ V為： 1B = 1A 。因此，它們也是一種算子，稱為模糊化算子。因此，語言變量實際上是一種模糊變量，是用模糊語言表示的模糊集合。被控制量往往是非電量，如位移、速度、加速度、溫度、壓力、流量、濃度、濕度等。在 I/O 接口裝置中，除 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換外，還包括必要的電平轉(zhuǎn)換電路。 模糊控制系統(tǒng)組成 一個模糊控制系統(tǒng)必須包含一些必要的部件。之后，模糊 控制在許多國家如美國、西歐、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 中國、東南亞引起了廣泛的重視，并受到國際控制理論學(xué)術(shù)界的關(guān)注。對于上述難以控制的工業(yè)生產(chǎn)過程，有時一個有實踐經(jīng)驗的操作人員，手動操作效果卻很好。在古典控制理論中，應(yīng)用最成功的是比例積分微分 (PID)控制。用擴充曲線法整定 T 、 pK 、 iT 和 dT 的步驟如下： （ 1） 斷開數(shù)字控制器，使系統(tǒng)在手動狀態(tài)下工作；將被調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)到給定值附近，并使之穩(wěn)定下來；然后，突然改變給定值，給對象一個階躍輸入信號。記下使系統(tǒng)發(fā)生振蕩的臨界比例度 K? 及系統(tǒng)的振蕩周期 KT 。由于連續(xù)生產(chǎn)過程的控制回路一般都有較大的時間常數(shù)，在大多數(shù)使用情況下，采樣周期與系統(tǒng)的時間常數(shù)相比往往要小得多，所以 數(shù)字 控制系統(tǒng)中數(shù)字控制 的 參數(shù) 整定 可以利用模擬 控制 的 參數(shù) 整定方法 來進行整定 。 PID 的控制算法 根據(jù)遞推原理，可寫出 （ k1） 次的 PID 輸出表達式： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ??????? ??????? ???10 211kjDipkEkETTjETTkEKkP （ 38） 用式 （ 37） 減去式 （ 38） ，可得： [ ] [ ]( ) ( 1 ) ( ) ( 1 ) ( ) ( ) 2 ( 1 ) ( 2 )IDP k P k K p E k E k K E k K E k E k E k= + + + + （ 39） 式中：I iTK KpT= ─積分系數(shù)； DD TK KpT= ─微分系數(shù)； 由式 （ 39） 可知，要計算第 k 次輸出值 ()Pk ，只需知道 ( 1)Pk ， ()Ek ， ( 1)Ek ，( 2)Ek 即可， 比用式 （ 37） 計算要簡單得多。即這個過渡過程是快速并平穩(wěn)，然后準(zhǔn)確跟蹤。從而可以減小超調(diào)、提高穩(wěn)定性。從 式 （ 33） 可知，控制器的輸出由三個部分組成： 第一部分 是比例控制部分，輸出 u1(t)=Kpe(t)與輸入偏差 e(t)成正比 ； 只要偏差 e(t)一 出現(xiàn)，控制器立即產(chǎn)生控制作用，使被控參數(shù)朝著減小偏差的方向變化，具有控制及時的特點。據(jù)估計：在我國過程控制工業(yè)中需要約 50 萬個智能的 PID 控制器。 PID 控制不僅是分布式控制系統(tǒng)的重要組成部分，而且內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 還 嵌入在許多有特殊要求的控制系統(tǒng)中。 ℃，為測量溫度的 %。自 19 世紀(jì)發(fā)現(xiàn)熱電效應(yīng)以來，熱電偶便被廣泛用來測量 100~1300℃內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 范圍內(nèi)的溫度，根據(jù)需要還可以用來測量更高或更低的溫度。它能在高電壓、大 電流條件下，具有耐壓高、容量大、體積小等優(yōu)點，它是大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件，被廣泛應(yīng)用在電力、電子線路，自動控制技術(shù)中 【 15】 。 ym a xxm a xym i nxm a xyx0 圖 輸入輸出特性 測量部分用以檢測被測變量 x，并將其轉(zhuǎn)換成能被放大器接受的輸入信號 Zi（電壓、電流、位移、作用力和力矩等信號 ）。通過對目前幾種主要的控制系統(tǒng)比較，本文決定采用模糊控制與 PID 控制相 結(jié)合的方法，組成智能控制系統(tǒng)來控制 電阻 爐的爐溫。因此模糊 PID 控制，比單一的模糊控制或 PID 控制有更好的控制性能，實現(xiàn)對任何一種模型參數(shù)的系統(tǒng)都能自動調(diào)節(jié) 出最佳的 PID 參數(shù)，使輸出與給定的溫度曲線趨于一致，實現(xiàn)快速響應(yīng)特性與超調(diào)量最優(yōu)的統(tǒng)一。對溫度誤差采樣的精確量模糊化，經(jīng)過數(shù)學(xué)處理輸入計算機中，計算機根據(jù)模糊規(guī)則推理做出模糊決策，求出相應(yīng)的控制量， 并將該控制量 變成精確量去驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)整輸入達到調(diào)節(jié)溫度 并 使之穩(wěn)定的目的。 PID控制 的 溫控系統(tǒng)將熱電偶實 時采集的溫度值與設(shè)定值比較， 先 將差值作為 PID 功能塊的輸入 ，然后 根據(jù) PID 算法計算出合適的輸出控制參數(shù)，利用修改控制變量誤差的方法實現(xiàn)閉環(huán)控制，使控制過程連續(xù)，其缺點是現(xiàn)場 PID 參數(shù)整定麻煩，被控對象模型參數(shù)難以確定，外界干擾會使控制漂離最佳狀態(tài)。執(zhí)行元件根據(jù)輸出信號調(diào)整電爐的輸 入功率，從而達到控制爐溫的目的。當(dāng)爐內(nèi)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于環(huán)境溫度時，0T 可忽略，于是 : KKt dT TQCdt R?? （ 24） 兩邊取拉氏變換得： 11( ) ( ) ( )t K K KQ C S T s T s C S T sRR??? ? ? ? ? ? ? ????? （ 25） 所以： () 11()KtTsQt CS R? ?? （ 26） 由于測量元件的時間滯后，加上電阻爐本身所固有的熱慣性，使得控制信號與溫度內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 測量值之間存在著一個時滯環(huán)節(jié) t ，同時控制器輸出的是控制信號 u ，而 ()us 可以設(shè)定正比于 ()tQs，即 ( ) ( )tku s Q s? ，輸出 ( ) ( )Ky s T S? ， 可 以 得出 : ()() 1( ) ( ) 1ssKTsy s k Keeu s u s T SCS R????? ? ? ????； （ 27） 其中， T RC? ，稱為對象的時間常數(shù)， K kR? ，稱為對象的增益 。通過實行機械化半連續(xù)操作，爐子生產(chǎn)率較高。電熱元件布置在爐膛側(cè)墻上，大型爐子的爐頂、爐底上也需布置電熱元件 ， 元件可采用螺旋線或波形帶式。缺點 是當(dāng) 爐底移出時 爐內(nèi)熱量散失大，爐溫 下 降快。鹽液溫度 200～ 550℃。 以對流傳熱為主，輻射傳熱為輔，通常稱空氣循環(huán)電爐，爐溫多低于 650℃。 （ 4） 整個工藝過程 (電、氣、水的壓力與流量 )能用微控和智能化程 序控制。電阻爐不需要燃燒氣體 (或固體、液體 )，沒有排出因燃燒而產(chǎn)生的廢氣造成的熱 損失，爐膛空間內(nèi)熱強度高，能達到較高的溫度，使高熔點 工件 得以熔化。與其他電爐相比，電阻爐具有熱效率高、溫度易控制 、 操作條件好、爐體壽命長，適用于對加熱制度要求較嚴(yán)的工件加熱，并且發(fā)熱部分簡單，對爐料種類的限制少，爐溫控制精度高，容易實現(xiàn)在真空或控制氣氛中加熱。 （ 2） 介紹模糊控制及 PID 控制算法的相關(guān)知識。由于電阻爐是耗能很大的設(shè)備，而能源是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。 When it uses the pure fuzzy control, although control time and over adjustment achieves the expectation effect, but the system presented the stable error, therefore this article proposed the fuzzy control and the PID control unify plan. After the simulation research, the control effect which the fuzzy control and the PID control unified has achieved the resistance furnace temperature control system39。 電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計及仿真研究 摘 要 溫度控制在工業(yè)控制中一直是富有新意的課題，對于不同的控制對象，有著不同的控制方式和模式。s performance index. It is one kind of more ideal intelligence control plan. Key words: Resistance furnace。為了節(jié)約能源，老式電阻爐大都要進行技術(shù)改造，使其節(jié)約電能。 （ 3） 設(shè)計電 阻爐溫度測控系統(tǒng)的方案及建立電阻爐測控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。電阻爐由爐體、電氣控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成。 （ 2） 能滿足工件在各種工藝氛圍 (保護、運載、反應(yīng) )中的要求，并使之成為可控。有連鎖內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 保護、報警、防爆、數(shù)顯、曲線記錄等功能，使之操作簡便，工藝穩(wěn)定，重復(fù)性好。 （ 3） 鹽浴爐 。如用堿類代替硝鹽，則稱為堿浴爐 。 ③井 式 電阻 爐 爐膛為一豎直圓筒，電熱元件沿爐膛分層布置，多區(qū)分別控溫，爐內(nèi)溫差小，適用于軸類及桿件吊掛加熱，可避免工件彎曲變形，工件進出爐多用橋式起重機起吊。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） ⑤立 式 聯(lián)合電 爐 立 式聯(lián) 合 電爐 是 將 工 件 在 熱處理過程中需要 的主 要熱處 理 設(shè)備按 工藝 順序排列成線，組成 一 個 可 連續(xù)操作的 生 產(chǎn)線。 電阻爐的工作原理 電阻爐 工作 原理是使電流 通過 在爐中的特殊發(fā)熱元件。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大多數(shù)控制過程的模型?？梢越频赜靡浑A慣性、二階慣性或一階慣性加延時、二階慣性加延時來描述。 溫度控制方案的介紹 在控制領(lǐng)域中，溫度控制電路廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域，電阻爐溫度控制具有升溫單向性、大慣性、大滯后的特點。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） （ 2） 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 溫度控制系統(tǒng)由于負(fù)載的變化以及外界干擾因素復(fù)雜， PID 控制只能對電參數(shù)的影響做精確的計算，對于外界環(huán)境的變化只能做近似的估算，影響控制精度。同傳統(tǒng)的 PID 控制比較，模糊控制響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，參數(shù)變化不敏感。 （ 5） 模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合 溫控系統(tǒng)由于被控過程常常具有嚴(yán)重的非線性、時變性以及種類繁多的干擾，使得基于精確數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制方案很難獲得滿意的動靜態(tài)控制效果。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 溫度控制的基本原理 電阻爐為被控對象的控制過程見圖 。 反饋部分則把變送器的輸出信號 y轉(zhuǎn)換成反饋信號 Zf， 再 送回至輸入端。 熱電偶 溫度傳感器一般分為接觸式和非接觸式兩大類。除此以外，熱電偶還具有明顯的優(yōu)點： （ 1） 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜； （ 2） 測溫精度較高，高溫區(qū)的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好； （ 3） 由于測溫顯示 的是 電信號， 這就 便于 信 號的遠(yuǎn)傳和記錄，也有利于集中檢測和控制； （ 4） 熱電偶體積小，熱容量及熱慣性 也相對很 小。 本系統(tǒng)采用 級 K 型熱電偶。在過程控制中， 90%以上的控制回路采用 PID類型的控制，因此，大多數(shù)反饋回路采用該方法或其較小的變形來控制。 PID 控制 的發(fā)展經(jīng)歷了液動式、氣動式幾個階段，目前正經(jīng)歷由模擬控制向著數(shù)字化、智能化控制的方向發(fā)展階段 ， 這些數(shù)字化、智能化的控制有著傳統(tǒng)的模擬控制無法比擬的優(yōu)點，如：可以靈活的改變控制參數(shù)；可以靈活的改變控制策略等 【 6】 ?？刂谱饔玫膹娙跞Q于 Kp 的大小。對溫度參量等滯后較大的對象，宜選 Ti 大一些。 PID內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 控制器成為一種應(yīng)用廣泛的控制器。 在很多控制系統(tǒng)中，由于執(zhí)行機構(gòu)是采用步進電機或多圈電位器進行控制的，所以，只要給一個增量信號即可。 按簡易工程整定法整定參數(shù) 在連續(xù)控制系統(tǒng)中，模擬 控制 的參數(shù)整定方法較多，但簡單易行的方法還是簡易工程法。 （ 3） 選擇控制度 。 （ 2） 用記錄儀記錄被調(diào)量在階躍輸入下的整個變化過程曲線，如 圖 所示。它是一種在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的常規(guī)控制算法，屬于線性控制。操作人員恰恰是利用了人腦的特點，通過對外界事物進行識別與判決，使看來不經(jīng)意的模糊手動操作達到精確控制的目的。 1984 年，國際模糊系統(tǒng)學(xué)會成立。模糊控制屬于計算 機數(shù)字控制的一種形式，它的組成類似于一般的數(shù)字控制系統(tǒng)，其框圖如圖 所示。 （ 3） 執(zhí)行機構(gòu)：包括各交、直流電動機，伺服電動機，步進電動機，氣動調(diào)節(jié)閥和液壓電動機、液壓缸等。傳感器在模糊控制系統(tǒng)中占有十分重 要的地位，它的精度往往直接影響整個控制系統(tǒng)的精度，因此，在選擇傳感器時，應(yīng)注意選擇精度高且穩(wěn)定性