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型钢加热炉温度控制系统设计及仿真研究姓名：高红亮学号：200540503108专业：测控技术与仪器班级：测控2005-1班指导老师：闫俊红1、加热炉对象特性

加热炉具有大惯性、时变性、严重非线性等特性的对象。受许多干扰因素的影响，燃料的发热值又很难在线准确测量，且炉内参数多变，加热炉更是难以用严格的数学表达式来描述其特性。2、加热炉工艺流程图2.1加热炉结构图3、加热炉的工艺要求⑴炉膛温度

⑵燃烧过程

⑶炉膛压力

⑷送风管总压力

4、燃烧机理分析图2.2燃烧系统评估因素图3.1加热炉控制系统框图4加热控制系统结构设计5、基于稳定空燃比的燃烧控制策略

1温度单回路控制原理图4.1炉温单回路控制系统图图4.7单回路控制仿真原理图2单回路控制仿真结果分析图4.2单回路控制仿真结果图4.2炉温燃料并行串级控制系统图3串级比值控制原理图4.8串级比值控制仿真原理图图4.9串级比值控制仿真结果4串级比值控制仿真结果分析5单边限幅控制原理图4.3单边限幅控制系统图图4.10单边限幅控制仿真原理图图4.11单边限幅控制仿真结果6单边限幅控制仿真结果分析

7三种仿真结果的比较

8仿真结果

9双边限幅控制系统

图4.4双边限幅控制系统图（1）响应速度慢（2）无法克服热值波动（3）控制系统容易出现震荡现象10双边限幅控制仿真及结果分析

图4.14双边限幅控制仿真原理图图4.15双边限幅控制仿真结果11、模糊控制器的设计

①选择模糊控制器的结构②求取模糊控制表③确定模糊控制器输入输出模糊变量、模糊状态及论域等级④确定隶属函数由上表所描述的控制规则是根据系统输出的误差以及误差的变化趋势来消除误差的控制规则。表3.2温度模糊控制规则表12、模糊控制规则表13、加热炉模糊控制系统仿真及结果分析

图5.6FUZZY-PID仿真结果图5.5FUZZY-PID仿真原理图14、仿真结果分析（1）整定的不同PID参数得到的控制效果不同，如稳定时间长短、超调量大小、上升速度的快慢以及振荡周期数目多少均不同。但是，可以看到，PID控制效果普遍具有响应速度较快的优点和超调量大、震荡周期多、稳定时间长的缺点，而且当被控对象参数发生大的变化时，控制品质明显变差，抗干扰能力和鲁棒性均较差。（2）双边限幅控制系统要从最大超调量、衰减比、余差、最大偏差方面来说明显优于单环控制系统，但双边限幅控制系统其抗干扰能力以及系统恢复能力不如FUZZY控制系统。这一结果与前文结果相同。（3）基于模糊控制器的加热炉炉膛串级控制系统具有响应速度快、稳态性能好、抗干扰性强等优点。但稳定时间较长。获得了较好的控制效果。结束

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