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计算机控制技术课程设计基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计

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加热炉在工业生产中是非常重要的换热设备，在炉膛内将燃料燃烧释放的热量通过热辐射方式传递给被加热的工艺介质。加热炉控制的主要任务就是保证工艺介质最终温度达到并维持在工艺要求范围内，由于其具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。

加热炉串级控制系统设计加热炉过程系统控制流程图

过程控制系统课程设计 加热炉炉温控制，采用交叉限制式串级控制系统，实现燃料和空气流量的比例控制。

1.设计控制系统各个部分组成结构，给出系统方框图，分析系统的工作原理及工作流程。 2.系统硬件设计，包括控制器、检测装置，执行机构，被控对象等。 3.系统软件设计，包括主程序、子程序流程图及代码。 4.论文用WORD打印，方框图，流程图，电路图等均用PROTEL、AUTOCAD、VISIO软件绘制。

为了实现对加热炉温度的采集与测量，有效控制炉内物料或工件的加热过程，采用CCD图像传感器结合PC机监控炉内温度。根据比色测温原理，通过MATLAB编程实现像点与温度对应的算法关系，计算出采集得到的图片中各点的温度值及区域的场温度值，由于所得的温度值与实际温度值有较大偏差，编程实现了对温度的校正。实验结果显示，测得的温度与实际温度的绝对误差基本小于10℃，相对误差小于1％，表明系统具有在线实时、精度高、可靠性好等优点。

由于管式加热炉具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。

前馈—串级控制系统是工业生产中很常见的一种系统，它将前馈控制和反馈控制结合起来，组成前馈—反馈复合控制系统。这样既发挥了前馈控制即使克服主要干扰被控参数影响的优点，又保持了反馈控制能抑制各种干扰的优势，同时也降低了对前馈控制器的要求，便于工程上的实现