【正文】 好的傳感器。例如，“年幼”、“年輕”、“年老”等用模糊語言表示的模糊集合。模糊化算子的產(chǎn)生，對模糊控制有很重要的意義。 R (41) 式 (41)中，“ 。模糊控制系統(tǒng)的實現(xiàn)可由模糊控制通用芯片實現(xiàn)或由計算機 (或微處理機 )的程序來實現(xiàn)，用計算機實現(xiàn)的具體過程如下： 1．求系統(tǒng)給定值與反饋值的誤差 e。它是模糊控制系統(tǒng)的核心，是專家的知識或 現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗的一種體現(xiàn)，即控制中所需要的策略。溫度控制規(guī)則共 56 條如表 所示： 表 模糊 控制規(guī)則表 U EC E PB PM PS O NS NM NB PB PB PB PB PB PM O O PM PB PB PB PB PM O O PS PM PM PM PM O NS NS PO PM PM PS O NS NM NM NO PM PM PS O NS NM NM NS PS PS O NM NM NM NM NM PS PS O NM NM NM NM NB O O NM NB NB NB NB 模糊 ifthen 規(guī)則又稱模糊隱含或模糊條件語句。 注意“ good”用一個 0 和 1 之間的數(shù)字表示，因此所謂的前提是一個解析，它返回一個 0 和 1 之間的單位。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 例如，要購買一個軟件，其價格由其用戶界面和軟件功能決定。 7．計算機執(zhí)行完 1~6 步驟后，即完成了對被控對象的一步控制，然后等到下一次A/D 采樣，再進行第二步控制，這樣循環(huán)下去，就完成了對被控對象的控制。同時，把語言變量 E、 EC 的語言值化為某適當論域上模糊子集 (如“大”、“小”、“快”、“慢”等 )。根據(jù)電 阻 爐的響應情況，計算出采樣時刻的溫度誤差 e 和誤差變化 ec，然后將溫度誤差 e 和誤差變化 ec 作為模糊控制系統(tǒng)的輸入， 使之 可以滿足不同時刻的溫度誤差 E和誤差變化 EC 之間的模糊關(guān)系，在進行中不斷檢測溫度誤差 E和誤差變化 EC，運用模糊推理進行模糊運算，實現(xiàn)對參數(shù)的最佳調(diào)整，從而使被控制對象具有良好的動、內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 靜態(tài)性能。 對于模糊命題“若 A 則 B”， 在 1973 年利用模糊變換關(guān)系提出了近似推理的方法，稱為模糊推理合成規(guī)則。 把“大概”，“大約”，“近乎”等詞加在一個單詞的前面，會使該詞的確切詞義模糊化。 （ 1） 語言變量是 以 自然語言中的字、詞或句作為名稱，并且以自然語言中的單詞或詞組作為值的變量，它不同于一般數(shù)學中以數(shù)為值的數(shù)值變量。傳感器是將被控對象或各種過程的被控制量轉(zhuǎn)換為電信號（模擬或數(shù)字）的一類裝置。模糊控制器通過輸入 /輸出接口從被控對象獲取數(shù)字信號量，并將模糊控制器決策的輸出數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，然后送給被控對象。從線性控制與非線性控制的角度分類，模糊控制是一種非線性控制；從控制器的智能性看，模糊控制屬于智能控制的范疇，而且它已成為目前實現(xiàn)智能控制的一種重要而有效的形式。 1986 年，在日本，基于模糊控制技術(shù)所開發(fā)的產(chǎn)品及系統(tǒng)開始出現(xiàn)，并在實際應用中取得明顯的經(jīng)濟效益。盡管數(shù)值計算與計算機技術(shù)的發(fā)展為求解模型參數(shù)提供了有效的方法和工具，但由于這些模型方程中有眾多的參數(shù)需要估計，而求解這些參數(shù)時又往往缺少足夠的信息特征和信息量，因此限制了現(xiàn)代控制理論的有效應用。智能控制又包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制和仿人智能控制等。 表 按擴充臨界比例度法整定參數(shù) 控制度 控制規(guī)律 T Kp Ti Td PI K? TK PID K? TK TK PI K? TK PID K? TK PI K? TK PID K? TK TK PI K? PID K? TK 2． 擴充響應曲線法 在模擬控制系統(tǒng)中可以用響應曲線法代替臨界比例 度法，因此在 DDC 中也可以用擴充響應曲線法代替擴充臨界比例度法。然后逐漸減小比例度 1pK?????????，直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩。 PID 控制的參數(shù)整定 數(shù)字控制系統(tǒng)就其本 質(zhì)來說是一種采樣控制系統(tǒng)。 由于 式 （ 37） 的輸出值與閥門開度的位置一一對應，因此通常把式 （ 37） 稱為位置 式 PID 控制算式。在階躍信號作用下，首先是比例和微分作用，使控制器控制作用加強；然后再進行積分，直到最后消除靜差為止。增大 Ti將減慢消除靜差的過程 (降低響應速度 )。其控制規(guī)律是： ? ? ? ? ? ? ? ??????? ??? ? t Dip dttdeTdtteTteKtu01 (33) 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） u(t)是控制器的輸出； e(t)是控制器的輸入，是偏差值，即給定值 r(t)與被控參數(shù)實際輸出 y(t)的差值： e(t)=r(t)y(t)， Kp 是比例系數(shù)； Ti 是積分時間常數(shù)； TD 是微分時間常數(shù)。雖然隨著控制理論的發(fā)展和控制手段的更新，許多基于現(xiàn)代控制理論的新型控制 方法 不斷出現(xiàn)，但 PID 控制仍是最重要的控制方法。 PID 控制能解決許多控制問題，尤其 是 在動態(tài)過程是良性 或者是 性能要求不太高的情 況下。 級 在 200~0℃之間，其誤差為177。 不同 的溫區(qū)，都 可選擇不同型號的熱電偶實現(xiàn)溫度測量。自從 20 世紀 50 年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管。 xmax、 xmin分別為被測變量的上限值和下限值。在實際應用中，應該根據(jù)具體的應用場合、不同的被控 對象和所要求的控制曲線和控制精度，選擇不同的 控制 方法。根據(jù)不同實時狀態(tài)下對 PID 參數(shù)的推理結(jié)果分析可得，當 溫差較大時采用模糊控制，響應速度快，動態(tài)性能好 ； 當溫差較小時采用 PID 控制，使其靜態(tài)性能好，滿足系統(tǒng)精度要求。PID 控制簡單、 方便，但難以解決非線性和參數(shù)的變化，模糊控制不需要裝置的精確模型，僅依賴于操作人員的經(jīng)驗直觀判斷，非常容易應用。自 19 世紀 40 年代以來，由于其結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)、控制效果好、魯棒性強等特點，因而在工業(yè)過程控制中至今仍 被 廣泛應用 。溫度檢測裝置的測頭 (如熱電偶 )將爐內(nèi)溫度高低轉(zhuǎn)變成相應的電信號輸入控制系統(tǒng)與設(shè)定的電爐溫度整定值進行比較，將比較所得到結(jié)果進行放大、校正等處理得到輸出信號送至執(zhí)行元件。 當電阻爐爐膛溫度穩(wěn)定時，則某一時刻加熱元件 （本系統(tǒng)采用熱電偶） 發(fā)出的熱量 tQ應該等于該時刻爐膛中積累的熱量 1Q ，和通過爐體散失掉的熱量 2Q 之和，即 : 21 Qt ?? （ 22） 1Q , 2Q 大致可以用下面兩個式子表示 : 1 KdTQCdt?； 02 KTTQ R?? （ 23） 式中： C 為電阻爐的熱容量， KT 為爐內(nèi)溫度， t 為燒結(jié)時間 ,0T 為環(huán)境溫度， R 為電阻爐的熱阻 (絕緣材料及爐內(nèi)、外部流動氣體產(chǎn)生的 )。又因工 件始終在吊掛狀態(tài)下加熱，工件變形小。 連續(xù)式電阻爐的生產(chǎn)率高，操作條件好，適于在生產(chǎn)線上對工件進行淬火、回火、正火處理，爐溫多在 950℃以下。臺車式電阻爐除具 有 室式電阻爐的優(yōu)點外，還 具有 裝載量大、生產(chǎn) 率高 、裝卸料方便等優(yōu)點。用管狀電熱元件將硝鹽加熱熔化，熔融的硝鹽是加熱介質(zhì)，以傳導和對流方式對工件進行加熱。 （ 2） 對流式電阻爐 。 ℃ 。 電阻爐的特點 （ 1） 熱效率高。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第二章 電阻爐的介紹 電阻爐是利用電流通過電熱體元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能來加熱或熔化工件和物料的熱加工設(shè)備。本文主要進行了以下幾方面的工作： （ 1） 論述了電阻爐溫度控制系統(tǒng)的課題目的、意義，當前計算機測控系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)及本論文的主要內(nèi)容并對電阻爐的控制特點進行了簡要分析。對于間歇作業(yè)電阻爐有了快冷式內(nèi)、外循環(huán)的真空護系列，對于連續(xù)作業(yè)式電阻爐有了使用于彩色顯像管的工業(yè)隧道爐系列。 關(guān)鍵詞： 電阻爐 ； PID 控制；模糊控制； MATLAB 仿真 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） The Temperature Control System Design and Simulation Research of Resistance Furnace Abstract Temperature control is a innovative topics in the industrial control. For different control targets, it has different control methods and models. The temperature system has big inertia and serious hysteresis. Since the establishment of accurate mathematical models is rather difficult,it brings very big difficult problems for the controlled process. Aims at a kind of plex controlled plant as the resistance furnace, the present paper mainly studies one kind of best control plan to achieves the performance indicators of stable system, short control time and small performance. With Simulink and Fuzzy toolbox in MATLAB Simulink ， the design carries on the simulation analysis to the resistance furnace PID control system and the fuzzy control system. The result indicated that when uses the PID control, although the system has simple structure and easy to realize, it is unable to guarantee the control precision。溫度系統(tǒng)慣性大、滯后現(xiàn)象嚴重，難以建立精確的數(shù)學模型，給控制過程帶來很大難題。 PID control。對于新設(shè)計電阻爐，就要更加注意提高熱效率，降低能耗水平，特別是大容量和特高溫的電爐。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） （ 4） 針對被控對象電阻爐這一類大慣性、純延時的數(shù)學模型，設(shè)計測溫電路，并利用 MATLAB 進行了仿真。爐體由爐殼、加熱器、爐襯 (包括隔熱屏 )等部件組成。能用質(zhì)量流量計對所控氣氛進行監(jiān)測。 （ 5） 勞動條件好，不致污染環(huán)境。 工件浸在鹽液內(nèi)加熱，分以下兩種類型。 按爐內(nèi)氣氛分 按爐內(nèi)氣氛分為氧化性氣氛爐 (一般電阻爐均 屬 此類 )、可控氣氛爐、真空電阻爐和流動粒子爐等。小型井式電阻爐采用整體爐溫，吊具裝在爐內(nèi)，爐口密封性好；大型井式爐采用對開式爐蓋，吊具頂端掛在爐外承料梁上。 淬火加熱爐布置在車間地面以上，可沿軌道左右移動；硝鹽爐、預熱爐、淬火油槽 (淬 火水槽 )冷卻井、洗滌槽、熱水槽、回火電阻爐等布置在地坑內(nèi)。按楞次 —— 焦耳定律在元件中發(fā)出熱 量 ： RTIQ ? （ 21） 式中： I— 發(fā)熱元件中的電流，安； R— 電路電阻，歐； T— 加熱時間，秒。而在本測控系統(tǒng)中，被控對象電阻爐的數(shù)學模型可用一個一階慣性環(huán)節(jié)和一個延遲環(huán)節(jié)的串聯(lián)來表示 ： ? ? 1 f sfKG s eTs ??? ? （ 28） 其中 ： fT — 電阻爐的時間常數(shù) ； fK — 各環(huán)節(jié)組成的系統(tǒng)總放大系數(shù) ； ? — 系統(tǒng)的純滯后時間。其升溫單向性是 指 電阻爐的升溫 、 保溫 過程 依靠電阻絲 的 加熱 來控制 ，降溫則是依靠環(huán)境自然冷卻，當其溫度一旦超調(diào)，就無 法用控制手段使其降溫。 而 人工神經(jīng)網(wǎng)絡以其高度的非線映射，自組織，自學習和聯(lián)想記憶等功能，可對復雜的非線性系統(tǒng)建模。 （ 4） 模糊控制與 PID 控制相 結(jié)合 模糊控制的優(yōu)點是不須知道被控對象的精確模型，易于控制不確定對象和非線性對象，對被控對象參數(shù)變化有強魯棒性，對 控制系統(tǒng)千擾有較強抑制能力。近些年來模糊邏輯控制取得了巨大成功。 圖 的工作原理為：由熱電偶檢測爐內(nèi)實際溫度，經(jīng)過溫度變送器轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)計算機采集后與設(shè)定溫度進行比較，根據(jù)偏差信號計算出相應控制量并輸出，經(jīng)過控制可控硅的導通角來控制電阻絲中電流，進而