基于单片机的热处理电阻炉自整定模糊PID控制

时间：2025-07-13

针对热处理电阻炉的大时滞、非线性特点,以及常规PID控制算法不能提高其控制精度问题,提出了基于智能控制理论的模糊自整定PID控制算法,利用AVR单片机实现了炉温PID控制参数的在线自整定;并基于Matlab软件的控制系统工具箱和Simulink仿真环境对电阻炉的温控进行了实验仿真,实验结果验证了该文算法的有效性和优越性。

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第2卷 8

第 5期

21 0 1年 5月

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Ex e i n a c n l g n a a me t p rme t lTe h o o y a d M n ge n

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基于单片机的热处理电阻炉自整定模糊 PD控制 l高金凤，潘海鹏，孟闯，王清辉(江理工大学自动化研究所，浙江杭州 3 0 1 )浙 10 8

摘要：对热处理电阻炉的大时滞、线性特点，及常规 P D控制算法不能提高其控制精度问题，出了针非以 I提基于智能控制理论的模糊自整定 P D控制算法，用 AVR单片机实现了炉温 PD控制参数的在线自整定； I利 I 并基于 Mal t b软件的控制系统工具箱和 Smuik仿真环境对电阻炉的温控进行了实验仿真，验结果验证 a i l n实了该文算法的有效性和优越性。关键词：热处理电阻炉；糊自整定控制；A模 VR单片机； I PD中图分类号： G1 5 .; P 3 T 5 1 1 T 2文献标志码：A 文章编号： 0 24 5 ( 0 1 0— 0 3 0 1 0—9 6 2 1 ) 5 0 7~ 3

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Ab t a t sr c:Th e it n e s o e h s t e c a a t rsi s o o l e rt n o g tme d ly,wh c a n t i e r ss a c t v a h h r c e itc f n n i a i a d l n

i ea n y ih c n o m— p o e t ec n r l r cso y u i g t ec n e to a I o t o lr r v h o t o e iin b sn h o v n i n l D c n r l .Th t o fs l t n n u z D ( F p P e eme h d o ef u i g f z y PI S— - PI D) b s d o n e l e tc n r lt e r o a e n i t li n o to h o y c mb n d wih AVR CM sp e e t d t o t o h e it n es o e g ie t S i r s n e o c n r l e r ss a c t v . t An h D a a t r r g l t ri r aie i al . By u i g S mu i k o a l b h t e t a d l f d t ePI p r me e e u a o s e l d f l z n y sn i l fM ta,t e ma h ma i lmo e o n c t e r ss a c t v s a l h d a d t e smu a i n r s l f rt i e p rme ts o h t u I c n r l ri h e it n e so e i e t b i e n h i lto e u t o h s x e i n h wst a rP D o to l s s s o eef c i e a upe i . fe tv nd s ror

Ke r s e t te t n e it n e so e u z eft r i g c n r l y wo d:h a - r a me tr ss a c t v;f z y s l u n n o to;AVR CM;P D - S I

金属热处理l的加热方法很多，早是采用木炭 1 最

且炉的特性会随着负载类型和量的变化而变化，因此应用经典滞后和常规 P D控制往往不能满足控制需 I要。随着现代控制理论的发展，能控制得到较大发智展，中应用较多的有模糊逻辑、经网络、家系统、其神专

和煤作为热源，而应用液体和气体燃料。电的应用进使加热易于控制，无环境污染，且这使得金属热处理电阻炉(以下简称电阻炉 )为金属热处理的炉具。电阻成

炉由电阻丝作加热源，电偶作温度测量元件口。加热]热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一。选

择和控制加热温度是保证热处理质量的重要问题之一。温度

遗传算法等理论和自学习控制等技术。由于模糊控制不需要被控对象的精确描述，典 P D控制、糊控经 I模制可以相互结合来解决具有非线性和对象多变的电阻炉温控系统 l] _。 4

的合理控制可以改善毛坯的组织结构和金属应力状态，提高金属零件的耐磨耐腐蚀性，因此对温度尽可能地实现预定的期望轨迹控制有着重要的实际价值。但

本文针对实验室型号为 HHS2的工业电阻炉进一行模糊自整定 P D( F I控制算法设计，成了基 I S P D)完于 AVR单片机的热处理电阻炉智能温度控制系统的

是电阻炉具有大惯性、滞后、温单向性等特点，大升并收稿日期：0 0 0— 0修改日期：0 1 O— 2 21— 72 2 1一 3 2基金项目：江省自然科学基金项目 ( O0 3 )国家级实验教学示范浙 YL9 8 4;

设计，过仿真实验，明了应用本文算法后控制系统通证的动、态性能均得到了较大的改善。静

中心机械类创新性实验教学项目(y8 1; s0 l )控制科学与仪器技术省级实验教学示范中心建设项目(浙教高教 (0 0 8 ) 21 )9号