预测控制器在退火炉温度控制中的应用（刘小敏）

教学单位 电子电气工程系 学生学号 20058601098 编 号 DQ2009DQ098

本

科毕业论文（设计）

题 目 预测控制器在退火炉温度控制中的应用 课题性质 应 用 型 学生姓名 刘 晓 敏 专业名称 电气工程及其自动化 指导教师 胡 皓

2009 年5月11日

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目 录

一、设计正文………………………………………………………（1-24）

绪论.................................................................................................................................. 1 1.预测控制的介绍 .......................................................................................................... 1

1.1预测控制的设计原理 ........................................................................................ 2 1.2预测控制的特点 ................................................................................................ 2 1.3预测控制的研究方法 ........................................................................................ 3 2.罩式退火炉的结构特点 .............................................................................................. 3 3.退火炉温度控制工艺要求 .......................................................................................... 4 4.退火炉温度控制过程建模 .......................................................................................... 5 5.计算机硬件设计过程 .................................................................................................. 5

5.1模拟量输入通道 ................................................................................................ 7 5.2模拟量输出通道 ................................................................................................ 7 5.3操作控制台结构 ................................................................................................ 7 5.4.CPU工作监视电路 ........................................................................................... 8 5.5地址选通电路 .................................................................................................. 10 6.控制器的设计 ............................................................................................................ 11

6.1退火炉温度控制建模 ...................................................................................... 11 6.2控制器的设计 .................................................................................................. 12 7.退火炉温度控制系统的程序设计 ............................................................................ 16 8.预测控制存在的问题和发展前景 ............................................................................ 20

8.1预测控制主要存在的一些问题 ...................................................................... 20 8.2预测控制的发展前景 ...................................................................................... 21 参考文献 ....................................................................................................................... 23 谢 辞............................................................................................................................ 24

二、附录 1.设计任务书

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2.设计中期检查报告 3.指导教师指导记录表 4.设计结题报告 5.成绩评定及答辩评议表 6.设计答辩过程记录

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预测控制器在退火炉温度控制中的应用

摘要：预测控制采用预测模型替代实际对象模型，以其独到的优点，解决了系统难于建模的问题，显示了其强大的生命力，成为当前自动控制领域中重要的研究课题。

预测控制算法由于采用了多步输出预测、滚动优化、反馈矫正及在线修正参数等技术，因而鲁棒性有所提高。但从以前的设计中不难看出，预测控制系统的闭环稳定性问题尚未完全解决，这时由于闭环特征多项式的零点位置与系统中的多个可调参数有关，且不易导出稳定性与各参数之间的显示联系，使设计者能根据所要求过程的上升时间。超调量、震荡次数和建立时间等，将闭环极点配置在所期望的位置上。若能在多步预测控制中引入极点配置技术，将极点配置与多步预测控制技术结合起来组合成广义预测极点配置控制，将进一步提高预测控制系统的闭环稳定性和鲁棒性。

本设计主要介绍了预测控制中的广义极点加权控制在罩式退火炉温度控制中的应用。详细介绍了基于单片机的温度控制，试验表明这种新型的控制算法在温度控制中比传统的PID控制有反应速度快，鲁棒性更高的特点。 关键词：广义预测控制； 单片机； 退火炉； 算法

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