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温度是工业中常见的控制对象，因其大惯性、非线性和大时滞而比较难控制。实验室的双层加热筒解耦实验装置，内筒水容量较小，惯性也比较小，外筒水容量较大，惯性也比较大，常规PID很难有比较好的控制效果。 首先，利用MATLAB对控制对象进行仿真实验设计： 1)采用最小二乘法对对象数学模型进行辨识。根据对象的响应特性，辨识模型采用的是一阶加纯滞后环节。实验数据的采集方法是取对象开环阶跃响应，当内外筒温度稳定后，分别改变内外筒其中之一的控制量，并每隔2min记录一次温度变化值，直到三次采集温度相同时认为已经达到稳定状态。 2)外筒温度模糊PID控制仿真。针对外筒温度惯性大，常规的PID不能取得很好的控制性能，本文设计了一个模糊PID控制器。通过仿真验证了模糊PID在大惯性控制对象控制中的优越性。较常规PID，模糊PID控制不仅有较快的调节速度，还具有较小的超调和波动，而且对内筒温度改变干扰抗扰动能力强。 3)外筒预测PID串级控制仿真。为了减小外筒温度改变时对内筒温度的影响，首先把内外筒之间的耦合看作是一个时变的非线性控制对象，设计了预测PID串级控制器。仿真表明，预测PID串级控制较常规PID有比较好的抗扰动能力，但响应速度略慢；预测PID串级控制较预测控制，不但有较快的响应速度，而且还具有较好的抗扰动能力，能够减小因外筒温度改变而对内筒温度的影响。 4)内筒模糊解耦控制仿真。本文针对内外筒之间的耦合关系，设计了解耦控制环节。通过MATLAB仿真验证了静态解耦和动态解耦控制系统的不同控制效果。动态解耦实现完全解耦是建立在对象精确模型的基础上，对于一般的控制对象，静态解耦往往也能够达到控制要求。对于控制对象的非线性特点，可以设计了一个模糊解耦控制器，通过后面物理运行验证其优越性。 其次，基于Wincc和PLC300的控制算法物理实现： 针对通过实验建立出的模型不能确切反映对象在实际运行过程中会存在的干扰和不确定非线性因素。为了验证仿真设计控制算法对实际控制对象控制效果的可靠性，本文又利用WinCC脚本编写模糊，预测等控制程序，利用PLC300来设计PID控制器并进行数据的采集和输出，通过WinCC和PLC的MPI通信来实现预测PID串级控制、模糊解耦和模糊PID控制控制算法。通过物理实验，结果表明仿真算法的控制参数和实际控制参数有差别，但是仿真算法基本上能够反映实际控制效果。