在钢铁、机械、石油化工、电力、工业炉窑等工业生产中,温度是极为普遍又极为重要的热工参数之一。温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节,使其达到并满足工艺过程的要求。目前我国的温度控制主要以传统的控制方式为主,本文尝试把一种新型的控制理论—九点控制器应用到温度控制中来,以期为我国的温度控制提供一种新的技术储备。控制对象为电阻炉。 电阻炉对象是纯滞后、惯性环节,并具有变参数和非线性特性。武汉理工大学张南纶教授提出了基于模糊控制和泛布尔代数的九点控制器理论。该理论沿用了基于偏差和偏差变化的模糊控制的思想,以相平面为分析工具,将对象在响应曲线上的运动轨迹通过相平面来进行分析,同时结合PID控制中P的特征,引进偏差零带(偏差允许的范围)和偏差变化率零带(偏差变化率允许的范围),并根据这两个因素将相平面分成九个区域,对应将不同的P按照区间在相平面上进行分布,通过调节P的大小(含有正负数)以达到控制的效果和目的。经验证该理论在一些线性和非线性系统中能达到较好的控制效果。 本文对九点控制器原理进行了详细的分析,并以九点控制器理论为基础设计了电阻炉温度控制算法。该控制系统主要包括主控模块、数据采集模块、功率输出模块、人机接口模块等。 控制系统主控制器选用C8051F020;温度采集模块使用铂热电阻传感器采样温度信号,并通过C8051F020片内A/D资源实现信号的转换;功率输出通过控制双向可控硅在单位周期内的通断时间来控制电阻炉功率;键盘为非编码独立连接式键盘,共有四个按键;显示部分使用OCM12864-4图形点阵显示模块实现。软件系统基于源代码开放的实时多任务操作系统内核μC/OS-Ⅱ实现,包括两方面工作:一是把μC/OS-Ⅱ操作系统移植于C8051F020,二是编写系统需要的应用任务。 试验表明,该温度控制系统能够较好地实现对电阻炉温度的控制,达到了预期的控制效果,进一步验证了九点控制器有着广阔的应用和发展前景。