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·94· 工业仪表与自动化装置 2011年第5期

基于PID参数自整定的炉温模糊串级控制系统设计
吴兴纯a,赵金燕a，杨秀莲a，杨燕云b
（云南农业大学a。基础与信息工程学院;b。国资处，昆明650201)
摘要：为解决煤气加热炉由于燃料压力变化和进出料时引起的炉温波动，将模糊串级控制应用到炉温控制系统中.该文分析了加热炉的对象特点和引起炉温波动的因素，介绍了参数自整定模糊PID调节原理，设计了基于组态软件、串级控制和智能仪表的炉温模糊控制系统。实验结果表
明：串级控制是解决这类问题的有力工具。该控制系统具有静态精度高、自适应能力强、可靠性好、抗扰动性强的特点，大大提高了炉温的控制质量。
关键词：温度控制；串级技术；参数自整定；模糊PID；智能仪表；组态软件
中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：1000－0682(2011）05－0094－05
Thedesignoftemperaturefuzzycascadecontrolsystem
basedonself—adjustingPIDparameters
WUXingchuna,ZHAOJinyana，YANGXiuliana，YANGYanyunb
（a。CollegeofFoundationandInformation；b。AssetsManagementDepartment，YunnanAgricultureUniversity,Kunming650201，China）
Abstract：Inordertosolvetheproblemsoffurnace’svarietiescausedbygaspressure,thestringfuzzed—PIDcontrollerwasinvestigatedinthetemperaturecontrolsystem。Aftertheanalysisofthefurnacescharacteristicsandthefactorscausingtemperaturevariation，thefuzzycontrollerofself—adjustingPIDpa—rameterswaspresentedandthefuzzycascadecontrolsystembasedonconfigurationsoftware，intelligencemeasuringapplianceandcascadecontrolwasinvestigatedingasfurnaces.Theresultsshowedthatthegoodeffectswereachievedbythecascadecontrollerandthistemperaturecontrolsystemhasthecharac-teristicsofstaticaccuracy,adaptability，reliability，andanti—interference.
Keywords:temperaturecontrol；cascadecontrol;self-adjustingPIDparameters;fuzzed-PID；intel-ligencemeasuringappliance；configurationsoftware引言
在工业生产中，广泛存在采用煤气作为燃料、同
一煤气总管道给多台加热炉加热的生产过程.加热炉借助于总管道煤气的燃烧来保持其出料温度（即炉温）的恒定.煤气压力的变化、进出料的多少等对受控制温度的影响很大，系统中存在着严重的一次扰动和二次扰动.当煤气压力发生变化或者是系统进出料时，加热炉需要相应地调整其煤气流量调节阀门的开度来控制流量的恒定以保证炉温的恒定,由于系统不仅惯性大而且滞后时间长,所以传统
PID单回路控制难于满足控制要求.该文针对这类

收稿日期:2011－06－28
作者简介：吴兴纯(1972)，男，云南省宣威市人，硕士研究生，讲师，研究方向为自动检测,计算机控制。
工业加热炉温度控制系统的设计和技术改造的现状［1］，采用主控回路与副控回路相配合,设计了一个炉温控制系统。实验和经验表明，该系统有效地解决了大惯性环节的时间滞后问题，减小了系统的超调量,加速了系统的调节过程，使炉温控制的静
态、动态性能指标均达到了控制要求。
对象分析和控制方案设计
1对象分析
加热炉温度场是一个梯度场,其温度的上升或
［2]，
下降随时间缓慢变化加热炉对象可近似为一个纯滞后环节和一个惯性环节组成,其传递函数为：
G(s)=Ke－τs（1）Ts+1式中：τ为纯滞后时间，K为放大倍数,T为惯性时间.2011年第5期 工业仪表与自动化装置 ·95·
当煤气总管道的压力不保持恒定时，阀位与煤气流量也就不保持一定的比例，即一定的阀位