壓力試驗機測控系統(tǒng)的發(fā)展,是以計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的。今天計算機技術(shù)的最新成果和研究熱點,而且智能控制方法的不斷涌現(xiàn),這些新成果將結(jié)合產(chǎn)品試驗的具體條件,在壓力試驗機領(lǐng)域得到廣泛應用。 

　　1.1 電加熱爐溫控系統(tǒng)簡介 

　　隨著科學技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)水平的提高,電加熱爐己得到廣泛的應用,且在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。電加熱爐被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)和科學研究,如高溫試驗壓力機電加熱爐、馬福爐、罩式返火爐等。在這些器件中,發(fā)熱元件均為電阻元件,因此也稱之為電阻加熱爐。由于這類對象使用方便,可以通過調(diào)節(jié)輸出功率來控制溫度,進而得到較好的控制性能,故在冶金、機械、化工等領(lǐng)域中得到了廣泛的應用。 

　　1.2 爐溫控制的發(fā)展 

　　作為溫度控制器之一的電加熱爐在冶金、化工、機械等各類工業(yè)控制過程中得到廣泛應用。溫度控制過程具有比較典型的非線性、滯后性,由于純滯后往往使擾動不能及時察覺,調(diào)節(jié)效果不能適時反映,從而產(chǎn)生較大的超調(diào)或振蕩。針對大時滯過程的控制問題,國內(nèi)外學者和工程技術(shù)人員做了大量的研究工作,取得了相當?shù)倪M展。 

　　1.3 傳統(tǒng)控制方法在電加熱爐溫控系統(tǒng)中的應用 

　　應用于電加熱爐溫度控制系統(tǒng)中的傳統(tǒng)控制方法有繼電—接觸器控制、PID控制、自適應控制。繼電-接觸器控制是自動化程度非常低的控制策略,對于像電加熱爐這樣的復雜控制對象,已經(jīng)不能滿足日益發(fā)展的工藝技術(shù)要求,將逐漸被淘汰。 

　　以PID算法為核心的各種形式直接數(shù)字式(DDC)控制系統(tǒng),是目前電加熱爐溫度控制系統(tǒng)較普遍使用的方法。常規(guī)PID算法簡單、魯棒性好、可靠性好。為了使常規(guī)PID控制能用于純滯后系統(tǒng)的控制,最初由Ziegler-Nichols提出了常規(guī)PID控制器參數(shù)整定方法,但對于具有更大純滯后對象的控制問題,該方法顯得力不從心。PID控制的關(guān)鍵技術(shù)是其參數(shù)的設置與整定。但其參數(shù)二經(jīng)整定,在生產(chǎn)過程中不能自動修改。70年代中期出現(xiàn)的參數(shù)自整定PID控制器,能夠在線修改PID參數(shù),以便隨時保持最優(yōu)性能。但無論是算法Z-N,Astrom算法,還是其它算法,都存在著一些缺陷。 

　　1.4 智能控制在電加熱爐溫控系統(tǒng)中的應用 

　　近年來,隨著智能控制理論的進展,將智能控制方法應用于電加熱爐溫度控制系統(tǒng) 的研究成為新的亮點。自模糊控制思想出現(xiàn)以來,它的研制開發(fā)和實際應用一直是人們關(guān)注的焦點。 

　　易繼楷等人應用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡自學習控制器對電加熱爐進行物理模擬實驗。系統(tǒng)試驗表明,通過神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習,實現(xiàn)輸入變量隸屬度函數(shù)的在線自調(diào)整,對電加熱爐這種具有非線性、大滯后的系統(tǒng)具有較好的模糊預測及控制功能。 

　　 

　　2 模糊控制技術(shù)簡述 

　　2.1 模糊理論的起源 

　　模糊理論是在美國柏克萊加州大學電氣工程系Lotfi.A.Zadeh教授于1965年創(chuàng)立的模糊集合理論的數(shù)學基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,主要包括模糊集合理論、模糊邏輯、模糊推理和模糊控制等方面的內(nèi)容。美國加州大學的L.A.Zadeh博士在1965年發(fā)表的Fuzzy Set論文中首次提出了表達事物模糊性的重要概念—隸屬函數(shù),從而突破了19世紀末德國數(shù)學家G.Contor創(chuàng)立的經(jīng)典集合理論的局限性。事實上,模糊邏輯應用最有效,最廣泛的領(lǐng)域就是模糊控制,模糊控制在各種領(lǐng)域出人意料地解決了傳統(tǒng)控制理論無法解決或難以解決的問題,并取得了一些令人信服的成效。 

　　2.2 模糊控制器的設計方法 

　　模糊控制系統(tǒng)的核心是模糊控制器,模糊控制器靠軟件編程來實現(xiàn)。實現(xiàn)模糊控制的一般步驟是:首先通過傳感器采集被控對象輸出信號的精確值,然后將該精確值與給定值相比較得到誤差信號E,把誤差信號E的精確值進行模糊化變成模糊量,從而得到了誤差E的模糊語言集合的一個子集e,e此時實際上是一個模糊向量,最后,由e和模糊控制規(guī)則R(模糊關(guān)系矩陣)根據(jù)推理的合成規(guī)則進行模糊決策,這樣就可以得到模糊控制向量為。 

　　2.3 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設計 

　　模糊控制規(guī)則的設計是設計模糊控制器的關(guān)鍵,具體的設計內(nèi)容一般包括以下幾個部分:(1)選擇描述輸入輸出變量的詞集一般要求詞集中詞匯少,并且利用這些詞匯又可以對各種自然現(xiàn)象進行準確的描述。(2)上述輸入輸出變量狀態(tài)的詞匯的集合,稱為這些變量的詞集,亦稱變量的模糊狀態(tài)。(3)定義各模糊變量的模糊子集由于模糊變量沒有明確的外延,如何用的數(shù)據(jù)來刻畫一個模糊變量的性質(zhì),這就是模糊子集的確定問題。(4)建立模糊控制器的控制規(guī)則模糊控制規(guī)則應該是人們在手動控制過程中經(jīng)過長期操作實踐,不斷修正完善后的一套行之有效的控制策略。 

　　2.4 模糊控制的優(yōu)點 

　　到目前為止,模糊控制還沒有統(tǒng)一的定義。但從廣義上可將它定義為“模糊控制 指的是以模糊集合理論、模糊語言變量及模糊推理為基礎(chǔ)的一類計算機數(shù)字控制方法”或者定義為“基于模糊控制理論、模糊邏輯并同傳統(tǒng)的控制理論相結(jié)合,模擬人的思維方式,對難以建立數(shù)學模型的對象實施的一種控制方法”。其基本思想是在被控對象的模糊模型的基礎(chǔ)上,用機器人去模擬對系統(tǒng)控制的一種方法。 

　　對于模糊控制的高溫試驗壓力機爐溫控制系統(tǒng)在這里我談了自己一些簡單的看法,這個系統(tǒng)其實還有很多的方面值得我們?nèi)パ芯刻剿?這就需要我們所有人員不斷的追求和發(fā)現(xiàn)。