電阻爐溫度控制系統(tǒng)研究背景意義及現(xiàn)狀趨勢

1、電阻爐溫度控制系統(tǒng)研究背景意義及現(xiàn)狀趨勢1 研究的背景及意義 12 國內外研究概況及發(fā)展趨勢 22.1 國外研究情況 22.2 國內研究情況 21 研究的背景及意義從 20 世紀 20 年代開始，電阻爐就在工業(yè)上得到使用。隨著科學技術的發(fā)展，電阻爐被廣泛的應用在冶金、機械、石油化工、電力等工業(yè)生產中，在很多生產過程中，溫度的測量和控制與生產安全、生產效率、產品質量、能源節(jié)約等重大技術經濟指標緊緊相連。因此各個領域對電阻爐溫度控制的精度、穩(wěn)定性、可靠性等要求也越來越高，溫度測控制技術也成為現(xiàn)代科技發(fā)展中的一項重要技術。溫度控制技術發(fā)展經歷了三個階段：l 、定值開關控制；2、 PID 控制； 3、

2、智能控制。定值開關控制方法的原理是若所測溫度比設定溫度低，則開啟控制開關加熱，反之則關斷控制開關。其控溫方法簡單，沒有考慮溫度變化的滯后性、慣性，導致系統(tǒng)控制精度低、超調量大、震蕩明顯。PID 控制溫度的效果主要取決于P、 I、 D 三個參數(shù)。PID 控制對于確定的溫度系統(tǒng)，控制效果良好，但對于控制大滯后、大慣性、時變性溫度系統(tǒng)，控制品質難以保證。電阻爐是由電阻絲加熱升溫，靠自然冷卻降溫，當電阻爐溫度超調時無法靠控制手段降溫，因而電阻爐溫度控制具有非線性、滯后性、慣性、不確定性等特點。目前國內成熟的電阻爐溫度測控系統(tǒng)以PID 控制器為主，PID 控制對于小型實驗用電阻爐控制效果良好，但對于大型

3、工業(yè)電阻爐就難以保證電阻爐控制系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性等。智能控制是一類無需人的干預就能獨立驅動智能機械而實現(xiàn)其目標的自動控制，隨著科學技術和控制理論的發(fā)展， 國外的溫度測控系統(tǒng)發(fā)展迅速，實現(xiàn)對溫度的智能控制。應用廣泛的溫度智能控制的方法有模糊控制、神經網絡控制、專家系統(tǒng)等，具有自適應、自學習、自協(xié)調等能力，保證了控制系統(tǒng)的控制精度、抗干擾能力、穩(wěn)定性等性能。比較而言，國外溫度控制系統(tǒng)的性能要明顯優(yōu)于國內，其根本原因就是控制算法的不同。2 國內外研究概況及發(fā)展趨勢2.1 國外研究情況自 60 年代計算機進入工業(yè)領域，國外許多國家就開始了網帶式電阻爐計算機優(yōu)化控制的研究及應用。70 年代中后期，國際上

4、對網帶式電阻爐數(shù)學模型及相應優(yōu)化控制策略的研究日益活躍，控制系統(tǒng)在網帶式電阻爐上的應用不斷完善。80 年代末期，在工業(yè)發(fā)達的國家， 已普遍實現(xiàn)了網帶式電阻爐計算機雙級控制，且將各種先進的智能控制方法應用于溫度控制， 在爐溫控制中取得了良好的控制效果。在大型分布式計算機控制系統(tǒng)中，大多采用具有各種智能控制算法和通信功能的溫度控制單回路調節(jié)器實現(xiàn)。2.2 國內研究情況我國從 80 年代初開始進入網帶式電阻爐計算機優(yōu)化控制應用階段。多年來，我國的科學工作者進行了大量的卓有成效的研究工作，取得了許多重要的研究成果。將數(shù)學模型與爐溫控制相結合，引入人工智能的方法，在電阻爐上實現(xiàn)了計算機優(yōu)化控制。與工業(yè)發(fā)

5、達國家相比， 我國的電阻爐計算機優(yōu)化控制理論水平已趕上國際先進水平，但起步晚，并且發(fā)展十分不平衡。電阻爐的自動控制，它是微機軟、硬件自動控制、電阻爐節(jié)能等幾項技術緊密結合的產物， 無論是基地式儀表階段，還是單元組合式儀表階段，都是利用各種儀表對溫度進行檢測、調節(jié)、控制。對于較復雜的系統(tǒng)，難以實現(xiàn)復雜的控制規(guī)律，控制精度不高。爐子的自動監(jiān)控系統(tǒng)在電阻爐的生產運行中具有關鍵作用。采用微機自動控制系統(tǒng)不但能真實反映爐內熱工參數(shù)的變化，還有利于實現(xiàn)整套系統(tǒng)的自動調節(jié)，可從根本上克服其調節(jié)精度差、可靠性不高的缺點。此類系統(tǒng)的穩(wěn)定性可靠、維護方便、抗干擾能力強，而且可以采用先進的控制算法以進一步提高控制性能和控制精度，取得高產、優(yōu)質、低耗和少污染的效果。國內微機控制的控制算法主要有：應用Fuzzy-PID復合控制方法，實現(xiàn)了 PID控制參數(shù)(kp, K , kd)的在線優(yōu)化，提高了系統(tǒng)控制品質。網帶式電阻爐溫度的狀態(tài)反饋控制方法，通過設計狀態(tài)反饋控制器(SFC),改善了電阻爐溫度控制系統(tǒng)的控制品質?；谀：窠浘W絡的智能爐溫控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將人工神經網絡控制技術與模糊控制技術結合，用神經網絡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模糊控制器的隸屬函數(shù)和權值，實現(xiàn)模糊規(guī)則的自動更新，該控制系統(tǒng)對無