1. 研究目的与意义

炉温模糊控制系统设计是冶金、化工、机械等各类现代工厂热源控制的一个重要课题，以往采用经典的PID控制方法，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则既耗能又不能达到精准控制。而采用模糊控制后，由于有经过严密推敲的隶属度控制表的帮助，进而就可达到较好的控制效果。模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术，实质上是一种非线性控制，也属于智能控制。近20多年来，模糊控制不论在理论上还是技术上都都更为成熟，成为自动控制领域一个非常活跃而又硕果累累的分支网络控制是现代工厂各项管理的基本要求，通过主控端来控制多台下位机的炉温温度，可以提高自动化控制的规模效益。

本课题旨在通过建立一个炉温网络模糊控制系统，让主控端通过网络采集客户端的炉温并加以模糊控制。以达到较好的控制精度。

2. 课题关键问题和重难点

我认为关键问题是对模糊控制的认知、学习及掌握！其中隶属度控制表的学习也是需要花时间阅读参考文献的。

模糊控制理论经过近几十年的发展,虽已经得到了广泛的应用。还有一定的缺点，如信息简单的模糊处理将导致系统的控制精度降低和动态品质变差；模糊控制的设计尚缺乏系统性,无法定义控制目标；但模糊控制规则和隶属度函数的获取与确定是模糊控制中的瓶颈问题。目前模糊控制规则中模糊子集的一般选取都是以下3种:e={负大,负小,零,正小,正大}={NB,NS,ZO,PS,PB}或e=负大,负中,负小,零,正小,正中,正大={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}或e={负大,负中,负小,零负,零正,正小,正中,正大}={NB,NM,NS,NZ,PZ,PS,PM,PB},而隶属度函数通常选用的为三角隶属度函数,而规则中模糊子集及隶属度函数的选择大多数取决于经验,缺少相应的理论根据。在多变量模糊控制中,也需要对多变量耦合进行研究。

3. 国内外研究现状（文献综述）

温度是生活及生产中最基本的物理量，自然界中任何物理、化学过程都与温度紧密联系。随着现代工业水平的逐步提高，温度控制在工业生产中显得越来越重要。在许多工业领域，都需要对各种热处理炉、加热炉、反应炉和锅炉进行控制，如轧钢工业需要对钢坯进行前加热，塑料的定型、高精度模具制造，机床制造，量具等高精密仪器、机器都要求环境温度管控。在这些领域对温度的控制至关重要，温度过低，达不到工艺的要求。温度过高，不仅影响品质，还会产生不必要的能源浪费，甚至可能有爆炸的危险。不同领域对于温度的高低范围、测温元件、控制精度都不尽相同。一致的是现场一般都会比较复杂，有的人无法靠近，有的不需要人来现场监测。总的来说温度控制复杂多样，所以设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义。众所周知，加热炉是一个具有强耦合性、强非线性、大滞后、时变等特点的典型的复杂工业被控对象，用传统的控制方法对其进行控制很难取得满意的控制效果。随着传感器技术和单片机技术等不断发展,为智能温度测控系统精度的提高和稳定性改善等提供了条件，并得到日益发展和完善。

以前，人们是通过模拟仪表对炉温进行控制，采用人工手动操作，依据个人的工作经验和控制系统返回的数据来调节相应的设备，控制效果不太理想，生产也不稳定。到了50年代随着计算机的出现，人们开始在工厂、实验室或其它测试环境中用计算机进行数据采集和处理。电加热炉具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象,很难用数学方法建立精确的数学模型,用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。

1965年zadeh教授发表了《模糊集合论》论文，提出用隶属函数这个概念描述现象差异的中间过渡，从而突破了古典集合论中属于或不属于的绝对关系。zadeh教授的这一开创性工作，标志着数学的一个新分支\------模糊数学的诞生。模糊数学从诞生至今，在刚诞生的几年里发展相当缓慢，在进入70年代后，模糊集合的概念被越来越多的人接受，这方面的研究工作也就相应地迅速发展起来，并应用到聚类分析、图象识别、自动控制、故障诊断、机器人以及人工智能等多方面领域。1974年英国学者e.h.mamdani首次把模糊集合理论成功地应用在锅炉和蒸汽机的控制之中，在自动控制领域中首开模糊控制在实际过程上应用之先河。1985年世界上第一块模糊逻辑芯片在美国著名的贝尔实验室问世，这是模糊技术走向实用化的又一里程碑。模糊理论是从模糊数学发展而来，现在该理论的研究主要集中在模糊集合、隶属函数和模糊逻辑推理上。模糊逻辑在控制领域中的应用称为模糊控制。模糊控制是以控制集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机控制。从控制器的智能性看，模糊控制属于智能控制的范畴。模糊控制的最大特征是能够将操作者或专家的控制经验和知识表示成语言变量描述的控制规则，然后用这些规则去控制系统。因此模糊控制特别适用于数学模型未知的、复杂的非线性系统的控制。从信息的观点看，模糊控制是一类规则型的专家系统，从控制技术的观点看，它是一类非线性控制器。控制系统中要有被控对象（过程），被控对象按其模型可分为以下几种：

4. 研究方案

了解PCI总线的多功能数据采集卡PCI-1711在管式电阻炉温度控制系统中的应用，利用采集卡的模拟量输入输出功能，配以外围电路，实现现场信号的测量及系统模拟信号的输出。实际运行表明PCI-1711数据采集卡能方便可靠地应用于工业过程控制，且控制性能良好。

5. 工作计划

第一周查阅资料，阅读文献，了解visualc 6.0程序设计语言软件开发环境，掌握c 的语法及用法

第二周查阅资料，阅读文献，主要了解模糊控制，掌握模糊控制温度的原理，了解pci-1710数据采集卡以及相关集成开发环境

第三周熟悉相关软件的使用方法。