Smith模糊PID匀速升温控制策略研究.pdf

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1、Smith模糊PⅢ匀速升温控制策略研究王晓娜。等Smith模糊PID匀速升温控制策略研究ResearchontheControIStrategyofSmithFuzzyPlDforUn．fOrmHeatingUpPrOcess互晓鲫1左晓鲜1(中国计量学院工业与商贸计量技术研究所1，浙江杭州旅褥2伤逢孪1叶树磊1310018；浙江省计量科学研究院2，浙江杭州310013)摘要：针对电加热炉匀速升温过程模型建立困难、调节过程滞后等问题，提出了一种基于炉体散热补偿的Sm汕模糊PID控制算法。通过炉体散热补偿建立针对被控量升温速率的一阶线性纯滞后模型；采用sm汕预

2、估器消除纯滞后特性带来的影响，提高系统的稳定性，加快调节过程；引入模糊PID控制，克服smith预估补偿环节鲁棒性差的弱点，实现参数的自适应调整，并提高了稳态精度，实现了高精度的匀速升温控制。试验结果表明，该控制策略的控制偏差低于5％，明显优于常规PlD控制。关键词：电加热炉匀速升温Smi山控制模糊控制炉体散热补偿中图分类号：T挖73+．3文献标志码：ADOI：10．1印86／j．cnki．issnlooO—0380．201501024A概t：AiIIIingattllepmblems商stingintlleun而册heatinguppmcessforele

3、ctrichmace-i．e．-d征cIllttoestablishtllemodel，aIldla髂edregulalion。etc．，也e蜥出缸呵PIDcon劬lalgo血hmbasedon缸maceheatdissipationcompe璐如onispropo础．Inacca耐ancew池tlleheatillguprateofconⅡoUedobject，山e6玛torderlineardeadtimemodelisestablishedtIlmughfumaceheatdissipationcompensation．neinⅡuencebmught

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5、cedforrealizingllighpreciseunifomheatingupcontI_01．TheresultsofexperimentsshowtlIattIIecor血oldeviationoftIIiscontrolstrategyislesstllaIl5％，sign击candybenerthanconventionalPIDcontr01．Ke"懈ds：Elec仃icfl朋aceUn南皿heatingupSmidlcontrolFuzz)rcontrolF岫aceheatdissipationcompe璐ationO引言近年来．智能控制技

6、术发展迅速，模糊PID、专家PID、神经网络PID等控制算法已广泛应用于炉温控制器设计中[1≈]。这些控制算法大都是针对恒温调节设计的．对于匀速升温控制的高精度控制问题研究较少。较为典型的匀速升温控制算法有：杜井庆、高世桥[43等提出的小区段设定值恒定PID算法，周黎英、赵国树∞]设计的Fuzzy—PID算法。小区段设定值恒定PID算法在工程应用中取得了较好的效果，但存在温度控制模型过渡滞后大、控制过程惯性大的问题；Fuzzy．PID算法能提高系统的鲁棒性。但无法克服纯滞后给过程控制带来的不稳定影响。针对上述算法的不足。本文通过散热补偿方法建立升温速率一阶线

7、性纯滞后模型。在模型的基础上分析被控对象的特性．采用smith模糊PID算法控制炉体匀速升温。该控制策略克服了匀速升温控制过程中国家质检公益性行业科研专项基金资助项目(编号：201310102一1)。．修改稿收到日期：2014一06—24。第一作者王晓娜(1975一)，女，2004年毕业于浙江大学，获硕士学位副教授：主要从事几何量精密测量和光电检测技术的研究。《自动化仪表》第36卷第1期2015年1月的大惯性和大滞后，取得了较好的控制效果。1匀速升温建模本文研究对象为功率1500w的圆柱形电加热炉。全功率下炉体系统的温度和升温速率响应嗌线如图1所示。图1中，

8、理想升温速率响应曲线为绝热系统的响应。然而，炉体散热