温度是工业生产中常见的工艺参数,温度控制在工业实践和科学研究中具有极大意义,因此,温度控制是生产自动化的重要任务。采用直接数字控制(DDC)中的最小拍控制来控制一电加热炉,输入为加在电阻丝两端的电压,电加热炉的炉内温度作为输出,系统输出输入的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1)),要实现的温控范围为100-500℃。系统采用的控制方案以及抗干扰设计使其达到了较好的控制效果。
电阻炉温度控制系统总体设计
郭焕刚 侯力 李东占
（四川大学制造科学与工程学院，成都 610065）
[摘要]：温度是工业生产中常见的工艺参数，温度控制在工业实践和科学研究中具有极大意义，因此，温度控制是生产自动化的重要任务。采用直接数字控制（DDC）中的最小拍控制来控制一电加热炉，输入为加在电阻丝两端的电压，电加热炉的炉内温度作为输出，系统输出输入的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1))，要实现的温控范围为100-500℃。系统采用的控制方案以及抗干扰设计使其达到了较好的控制效果。
关键词：温度控制；电阻炉；直接数字控制；最小拍控制；热电偶
中图分类号：TP273 文献识别码：A
General design of the resistance furnace temperature control system
GUO Huan-gang, HOU-Li, LI Dong-zhan
(School of Manufacturing Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065,
China)
[Abstract]：In the industrial production, the temperature is a common technological parameter, temperature control plays a significant role in industrial applications and scientific research, thus, temperature control is an important task for production automation. Using minimal step control of Direct digital control (DDC) , adding the voltage on both sides of the resistance wire as the inputs, furnace temperature of electric heating furnace as outputs, system-transfer function for outputs and inputs: G(s)=2/(s(s+1)), temperature control scope is 100-500℃, so electric heating furnace is controlled. At the same time, in order to reach better control, system adopts control project and resisting-disturbance design.
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Key Words：temperature control; resistance furnace; Direct Digital Control; minimal step control; thermocouple
1 引言(Introduction)
温度是工业生产中常见的工艺参数，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此，温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，要求的加热方式和燃料会不同，相应的控制方案也便存在差异。成熟且有效的控制方案有直接数字控制（DDC），推断控制(Inference Control)，预测控制(Predictive Control)，模糊控制（Fuzzy Control），专家控制(Expert Control)，鲁棒控制（Robust Control）等。总之，温度成为了一个绝大部分行业都将高度涉及和关注的重要物理量。
文章设计的控制对象为一电加热炉，输入为加在电阻丝两端的电压，输出为电加热炉内的温度，输入和输出的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1))，控温范围为100～500℃，所采用的控制方案为直接数字控制（DDC）中的最少拍控制[1]。最少拍设计，是指系统在典型输入信号（如阶跃信号、速度信号、加速度信号）作用下，经过最少拍（有限拍）使系统输出的系统稳态误差为零。因此，最少拍控制系统也称最少拍无差系统或最少拍随动系统，它实质上是时间最优控制系统，系统的性能指标就是系统调节时间最短或尽可能短，即对闭环Z传递函数要求快速性和准确性。
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作者简介：郭焕刚（1982-），男，硕士，四川大学制造科学与工程学院，主要研究方向为机电一体化。
E-mail:ghg_0427@，电话：15928067194，邮编：610065.