模糊PID算法优化的电阻炉温度控制系统设计

本文主要探讨了基于模糊PID算法的电阻炉温度控制系统的设计与实现，针对电加热炉这一典型工业过程控制对象，其温度控制具有显著的特点，如单向升温、大惯性、纯滞后和时变性，这些特性使得传统的数学模型构建和参数确定变得困难。PID控制作为一种广泛应用的控制策略，由于其成熟、易实现以及能够有效消除稳态误差，通常能满足大部分系统性能需求。然而，PID控制的性能高度依赖于参数的精确整定。 文章的核心思想是结合模糊控制算法改进传统的PID控制。模糊逻辑被引入到加热炉控制系统中，形成了一种智能模糊控制系统，通过模糊控制规则实现PID参数的在线自适应调整，即模糊自整定PID控制，以此提升系统的控制精度和适应性。文章以ADuC845单片机为核心，构建了一个功能强大的智能控制器，具备处理复杂数据和执行高级控制功能的能力，适用于独立控制或与微机协作构成多层次控制系统。 在硬件设计方面，该系统由单片机主控、前向通道、后向通道、人机交互界面和接口扩展等模块构成，包括ADuC845单片机、非易失RAM、键盘输入、图形液晶显示器、超温报警装置、微型打印机接口以及RS232接口等。其中，系统主控模块的关键组成部分有CPU、数据存储器、晶体振荡器、复位电路、热电偶信号处理电路等，还采用了K型热电偶作为传感器，以确保测量范围广且精度高。 信号调理电路使用AC1226和1B51，对热电偶输出的低电压信号进行补偿和处理，同时通过多路模拟开关CD4051进行零点校准和参考电压分压。这种设计旨在优化信号处理过程，确保温度测量的准确性。 本文的工作不仅解决了电加热炉温度控制的复杂性问题，还引入了模糊控制技术来增强PID控制的自适应性和稳定性，提高了整个系统的控制性能和实用性，对于实际工业过程中的温度控制具有重要的工程价值。