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1 绪论 (1)1.1 论文选题背景与意义 (2)1.2 炉温控制的发展与进步 (3)2退火电阻炉的结构以及系统介绍 (4)2.1退火电阻炉结构介绍 (4)2.2系统建模 (5)3 控制算法 (7)3.1 大林算法 (7)3.2参数确定 (10)3.3大林算法的途径 (10)4硬件核心电路部分 (11)4.1模块的选择与设计 (12)4.1.1输入模块的选择与设计 (12)4.1.2输出模块的设计 (13)4.2系统的抗干扰设计 (14)5 PID算法对比研究 (15)6 控制算法仿真设计 (16)6.1 PID系统仿真 (17)6.2大林算法系统仿真 (20)6.3大林算法与PID算法对比仿真 (21)7扰动状态下的系统性能分析 (22)结论 (24)参考文献 (23)致谢 (24)摘要电阻炉对于冶金化工等工业领域应用十分广泛，对于我国的工业生产以及科学研究意义重大，而温度的控制对于电阻炉而言是其核心的关键技术。
对于电阻炉的温度控制的精度来说，温度过高或者过低以及不稳定都会对产品生产的质量产生严重的影响，并且也并不利于产品生产的效率，工业上电阻炉的系统是一个纯滞后控制环节，其特点是纯滞后、大惯性以及非线性，使用传统控制方法会使而且多参数进行整定也很难达到我们想要的预期效果，而采用大林算法这一直接的数字设计法来进行对电阻炉的温度控制系统进行控制，使整个闭环系统的传递函数相当于一个延迟环节加上一个惯性环节串联以便实现工业上对于温度的精确要求。
关键词：大林算法；电阻炉；自动控制AbstractResistance furnaces are widespread used in industrial spheres such as metallurgical and chemical engineering. They are of great significance for industrial production and scientific research in China, and temperature control is the core technology of resistance furnaces. For the accuracy of temperature control of resistance furnace, too high or too low temperature and instability will have a serious impact on the quality of product production, and also not conducive to the efficiency of product production. For the industrial resistance furnace, the control system is a pure lag control, which is characterized by pure hysteresis, large inertia and nonlinearity. The control method will make the overshoot amount relatively large, the control precision is low, and the adjustment time is long, and it is difficult to guarantee the conditions for processing and production of the product. In the actual production life, people's expectation for the control system is that there is no overshoot or overshoot, especially in the control system with hysteresis. The scheme using the ordinary follower system is definitely not feasible. Use PID. The control method is also not suitable.In the temperature control, the traditional approaches uses the PID method of calculation to dominate, but in the case of the temperature control system of Electric Resistance Furnaces with larger residual Properties, the PID Control has a less trends and static control., and Multi-parameter tuning is also difficult to achieve the desired effect, and the direct digital design method of Dalinalgorithm is used to control the temperature control system of the resistance furnace, so that the transfer function of the whole closed-loop system is equivalent to a delay link. In addition, a series of inertia links are used in order to achieve industrial precise temperature requirements.Keywords:Dalin algorithm; resistance furnace; automatic control1 绪论1.1 论文选题背景与意义本文所论述的使用电阻的加热炉并不是锅炉而是工业炉，锅炉并不属于一般的高温工业炉,锅炉是通过对物料进行处理在能量守恒的条件下对能量进行转换，以便于达到人们使用的要求，比方说锅炉可用于供热供暖装置，煤经过高温变化为热能，而电阻炉是为了达到处理物料或者工作器件从而利用其他的能源来直接加热物料或者工作器件[1]。
例如，为了提高机器部件性能的热处理炉，需要焊接特殊部分的铅焊炉，粉末冶金部件用烧结炉等等。
我们一般称上述所提到的炉子为工业炉，按供给方式分类，我们可以把工业炉分成两类一种是用电阻加热的工业炉，第二种是用燃料加热的工业炉，而需要获取温度较高的设备，我们一般称其为高温炉，通常在高温炉中使用的能源大部分都是电力能源。
我当前不断恶化的环境来考虑，限制二氧化碳的排放，是我们目前的共识，因此对于使用燃气的工业炉前景不容乐观。
所以我们提到的高温炉一般是指更加适用的电阻加热炉。
本论文将选取电阻炉其中一种退火电阻炉进行研究，根据研究传统的煤气罩式退火电阻炉的设计并不太合理，目前老式的煤气罩式退火电阻炉，采用的控制系统是继电器输出模式，这种模式较为落后，而且安全隐患较多，并且容易造成大量的资源上的浪费，煤气灶式退火电阻炉控制炉温一般根据现场的仪表或者是操作工进行手动调节，导致炉温上下波动剧烈，严重影响了退火质量，所以决定进行改造。
退火是为了能够加工金属，先提升炉内温度使得金属温度升高，当检测到金属达到需要的温度后停止加热保持温度，再在慢慢冷却下来，这一般用来加工钢材，是加工钢材的一种关键的工艺[2]，这样可以降低钢材的硬度，稳定尺寸，这种前期工艺对于后续的产品质量和产量具有巨大的影响，这种方法一般用来加工钢材，是加工钢材的一种关键的工艺，这种前期工艺对于后续的产品质量和产量具有巨大的影响。
从上世纪60年代，计算机开始进入工业领域之后，国际上先进工业大国便开始对电阻炉进行计算机优化控制研究，并且将各种智能的控制方法运用于温度控制当中，广泛并且深入的从设备以及自动控制理论两方面进行实施，均取得了较大的成就，有效地提高产能，减少资源浪费，并且在环保方面做出了巨大的贡献，目前国内外对于温度控制系统的设计，还是围绕着大系统多回路，复杂算法研究，本文将建立退火电阻炉的动态数学模型，并结合大林算法来达到所要求的工艺要求，实现MATLAB系统仿真。
1.2 炉温控制的发展与进步工业电阻炉在冶金化工等工业领域运用普遍，而电阻炉的关键是温度控制，因此对于温度控制的研究在工业制造方面至关重要,同时为科学研究提供了坚实的基础，本文的温度控制系统是一阶惯性环节,该环节具有单向升温性、大滞后、大惯性等特性，这样的系统并不利于现代化工业企业快速生产的需求，也阻碍着工业自动化的发展进程，影响产量和质量，并且工业对于这样的系统对超调量要求较高，希望其数值尽可能的小最好没有，调节时间尽可能缩短，如果使用传统的控制方式调节势必会造成超调较大、调节时间较长、控制精度偏低。
把期望的温度作为临界点进行调节是传统的温度控制方法主要手段，即当检测出温度超出临界点的误差范围时进行启动温度调节，如果温度低于临界值就用电阻丝加热来升高温度,如果温度过高就停止加热自然冷却或者进行降温。
传统的温度调节方法虽然使用简便、工业成本较低，但对于温度的控制效果往往达不到预期效果,控制温度的准确度偏低、调节时间长而且调节结果容易引发震荡[3]，这决定了传统方法只能应用于对于调节结果要求精度不高并且成本较低的场合。
对于电阻炉的温度控制很难建立精准的数学模型进行调控和确定其参数，而传统方法理论不能达到理想要求的标准。
PID控制对于温度控制而言是我们常用的控制手段。
但是对退火电阻炉这种有着纯滞后，大惯性的特殊控制系统而言，同时要照顾动态以及静态两方面的性能PID控制系统很难做到，在多参数同时整定的情况下并非最佳控制方法。
在1968年Dahllin在工作时研究了一种专门针对工业领域中对于此类特殊的系统的一种控制算法，也就是大林算法，使用这种算法便可以极大缩小超调量甚至做到无超调，同时降低了稳态误差。