SIMULINK加热炉线性控制SIMULINK加热炉非线性控制.doc

基于Simulink的加热炉温度非线性控制系统设计 摘要 当前工业用加热炉的控制系统多采用PID控制，但是这种基础的控制算法并不能够适应现场的非线性的控制任务，因此对于非线性的控制，本文提出利用双曲余弦函数对传统的PI控制算法进行改进，让其能够对非线性控制系统进行更合理高效的控制，提高控制系统的各项指标。本文首先对加热炉测温适用的传感器进行了介绍，之后进行了控制器的设计，参数优化以及仿真实验。 关键词：非线性控制系统 双曲余弦 加热炉 控制系统仿真 Abstract Current industrial heating furnace control system with PID control, but the foundation of the control algorithm can not adapt to the field of non-linear control tasks, so for nonlinear control is proposed in this paper by using hyperbolic cosine function of the traditional PI control algorithm was improved, allowing it to the nonlinear control system for a more rational and efficient control, improve the control system of indicators. This paper firstly introduces the application of furnace temperature sensor, then the controller design, parameter optimization and simulation experience. Key Words:Simulation of control system of hyperbolic cosine heating furnace for nonlinear control system 第一章 温度传感器测量原理 1.1温度传感器介绍 1.1.1温度传感器 温度传感器是通过检测外界温度来转化成温度数值的仪器，在温度测量中，温度传感器是最重要的器件，一般的温度传感器是通过将温度的高低转化为电阻大小或热电势大小，进而转化为温度信号，通过AD转换得到温度数值。以上两种原理分别称为热电阻温度器和热电偶温度器。同时，温度测量器还按照测量方式分为接触式和非接触式两种。 1.1.2温度传感器分类 1）接触式温度传感器 接触式温度传感器多数通过温度的传导，让测量温度和温度传感器的温 度一样，从而获得温度的数值。接触式温度计明显具有测量精度高的优点。 图1-1 接触式温度传感器 温度传感器主要分为双金属温度计，压力温度计，热敏电阻式温度计，玻璃液体温度计等。不同的形式用于不同的温度场合，比如农业，工业，商业???部门，具体行业包括国防，冶金，石油化工，电子，医药，食品等。这说明温度传感器的应用范围广，不仅测量物体内部的温度分布，甚至低温环境下也出现了温度传感器的应用。低温气体温度计，蒸气压温度计，量子温度计，低温热电阻温度计等，这些温度计的要求更高，具体表现在准确性高，器件体积小等。当然，在部分使用条件下测量误差较大，比如较小的，运动的测量目标。 2）非接触式温度传感器 非接触式的仪表，顾名思义，是测量元件与被测的目标不接触，它的应用主要集中在运动的物体，测量目标小，温度变化快，热容量小的情形。比如辐射测温仪表，利用的测量原理是利用黑体的辐射定律进行温度的测量。 非接触式测温仪表的优点主要是耐温范围大，可在高温环境下测量，同时当前温度仪表出现基于红外技术测温原理的仪表，提高分辨率，提高使用范围，测量精度也得到改善。 图1-2 非接触式温度传感器 辐射测温法可以测量光度温度，辐射温度和闭塞温度，而其中想要测量真实温度就需要获得黑体温度，也就是吸收全部辐射而不反光的物体所测得温度。但是，这种测量方法精度不高。由于受到表面状态的影响，材料表面发射率的修正难以准确获得。辐射测温法是工业生产中常用的温度测量方法，应用于各种工业场合，比如用于金属加工，冶炼时的温度测量。其中，测量物体的表面发射率是该测量过程中的主要待解决