壓力試驗機測控系統的發展,是以計算機軟硬件技術的發展為基礎的。今天計算機技術的最新成果和研究熱點,而且智能控制方法的不斷涌現,這些新成果將結合產品試驗的具體條件,在壓力試驗機領域得到廣泛應用。 

　　1.1 電加熱爐溫控系統簡介 

　　隨著科學技術的發展和工業生產水平的提高,電加熱爐己得到廣泛的應用,且在國民經濟中占有舉足輕重的地位。電加熱爐被廣泛應用于工業生產和科學研究,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,可以通過調節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、化工等領域中得到了廣泛的應用。 

　　1.2 爐溫控制的發展 

　　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,調節效果不能適時反映,從而產生較大的超調或振蕩。針對大時滯過程的控制問題,國內外學者和工程技術人員做了大量的研究工作,取得了相當的進展。 

　　1.3 傳統控制方法在電加熱爐溫控系統中的應用 

　　應用于電加熱爐溫度控制系統中的傳統控制方法有繼電—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,已經不能滿足日益發展的工藝技術要求,將逐漸被淘汰。 

　　以PID算法為核心的各種形式直接數字式(DDC)控制系統,是目前電加熱爐溫度控制系統較普遍使用的方法。常規PID算法簡單、魯棒性好、可靠性好。為了使常規PID控制能用于純滯后系統的控制,最初由Ziegler-Nichols提出了常規PID控制器參數整定方法,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控制的關鍵技術是其參數的設置與整定。但其參數二經整定,在生產過程中不能自動修改。70年代中期出現的參數自整定PID控制器,能夠在線修改PID參數,以便隨時保持最優性能。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 的研究成為新的亮點。自模糊控制思想出現以來,它的研制開發和實際應用一直是人們關注的焦點。 

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

　　 

　　2 模糊控制技術簡述 

　　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年創立的模糊集合理論的數學基礎上發展起來的,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容。美國加州大學的L.A.Zadeh博士在1965年發表的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,從而突破了19世紀末德國數學家G.Contor創立的經典集合理論的局限性。事實上,模糊邏輯應用最有效,最廣泛的領域就是模糊控制,模糊控制在各種領域出人意料地解決了傳統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 

　　模糊控制系統的核心是模糊控制器,模糊控制器靠軟件編程來實現。實現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和模糊控制規則R(模糊關系矩陣)根據推理的合成規則進行模糊決策,這樣就可以得到模糊控制向量為。 

　　2.3 模糊控制器的結構設計 

　　模糊控制規則的設計是設計模糊控制器的關鍵,具體的設計內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象進行準確的描述。(2)上述輸入輸出變量狀態的詞匯的集合,稱為這些變量的詞集,亦稱變量的模糊狀態。(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,如何用的數據來刻畫一個模糊變量的性質,這就是模糊子集的確定問題。(4)建立模糊控制器的控制規則模糊控制規則應該是人們在手動控制過程中經過長期操作實踐,不斷修正完善后的一套行之有效的控制策略。 

　　2.4 模糊控制的優點 

　　到目前為止,模糊控制還沒有統一的定義。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的一類計算機數字控制方法”或者定義為“基于模糊控制理論、模糊邏輯并同傳統的控制理論相結合,模擬人的思維方式,對難以建立數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上,用機器人去模擬對系統控制的一種方法。 

　　對于模糊控制的高溫試驗壓力機爐溫控制系統在這里我談了自己一些簡單的看法,這個系統其實還有很多的方面值得我們去研究探索,這就需要我們所有人員不斷的追求和發現。