电阻炉温度的模糊控制系统及控制方法与流程
本发明涉及电阻炉温控技术领域，特别涉及一种电阻炉温度的模糊控制系统及控制方法。
背景技术：
随着现代工业(比如机械、化工以及冶金等工业)制造的迅速发展，电加热炉在许多领域中也有了更加普遍的运用。由于温度控制本身存在着许多的问题(如滞后大、惯性大、非线性大、时变性以及单向升温性等)，传统控制根本没有办法解决这些问题。这是因为，在工业生产过程中，电阻炉对象或结构随着负荷或干扰因素而发生改变。电阻炉温控的升温主要靠电阻丝加热，降温依靠的是自然冷却，而温度超调后调整慢现象，是由其升温单向性、大时滞和时变的特点决定的；因此，对电阻炉采用传统的控制方法，难以得到较好的控制效果。
技术实现要素：
本发明提供一种电阻炉温度的模糊控制系统及控制方法，用以采用模糊控制策略实现对电阻炉温度的有效控制。
本发明提供了一种电阻炉温度的模糊控制系统，所述模糊控制系统包括依次电连接的：热电偶、温度变送器、模数转换器、模糊控制器和数模转换器、以及固态开关触发器；其中，作为被控制对象的电阻炉的输出端与所述热电偶电连接，输入端与所述固态开关触发器电连接；
所述热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经所述温度变送器进行滤波和放大后，发送至所述模数转换器，由所述模数转换器将滤波和放大后的电压信号转换为数字量对应的电压信号，并将转换后的电压信号发送至所述模糊控制器，由所述模糊控制器根据所述电压信号计算得到对应的偏差值，并根据所述偏差值产生触发信号，通过所述数模转换器进行数模转换后，发出控制信号，通过控制所述固态开关触发器，来控制所述电阻炉的温度。
可选地，所述模糊控制器根据所述模数转换器输入的所述电压信号，获取所述电压信号对应的实际温度值；
将获取的所述实际温度值与给定温度值进行相减，得到所述实际温度值与给定温度值之间的偏差值；
根据得到的所述偏差值，所述模糊控制系统计算得到相应的温度控制量；
根据得到的所述温度控制量，通过控制所述固态开关触发器对应的可控硅导通角，调节所述电阻炉中电阻丝两端的电压，通过调节所述电阻炉的电压，控制所述电阻炉的温度，使得所述电阻炉的实际温度达到所述给定温度。
可选地，所述模糊控制器为二维模糊控制器。
可选地，所述模糊控制器采集所述电阻炉对应的偏差e和偏差变化ec；
将所述偏差e和偏差变化ec进行模糊化处理，得到模糊偏差
将所述模糊偏差
将所述模糊输出电压
可选地，所述模糊控制器选择控制量模糊子集所对应的论域，并根据选择的所述论域确定对应的参数。
可选地，所述模糊控制器根据预设的所述模糊自动控制规则，进行模糊化推理以及解模糊化的处理过程中，建立模糊控制规则表；
根据建立的所述模糊控制规则表，选取温度偏差e、偏差变化ec以及对应的论域。
可选地，所述热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的毫伏电压信号发送至所述温度变送器；
所述温度变送器将所述毫伏电压信号转换为标准电压信号。
可选地，所述模糊控制器的输入端根据所述电压信号计算得到对应的-7至+7的工程量，并将模糊控制运算后得到的值发送至所述模糊控制器的输出端，进而对应成0～27648之间的数字量，再由所述模糊控制器的输出端将所述数字量发送至所述数模转换器，经所述数模转换器进行数模转化后，向所述固态开关触发器发送4～20ma的电流，通过控制所述固态开关触发器，进而控制所述电阻炉的加热电压。
可选地，所述热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经温度变送器进行滤波和放大，包括：
将所述被控对象电阻炉的温度利用表达式(1)转化为对应的电压信号：
其中，r为中间变量，ρ0为所述电阻炉的电阻率，
连续测量10次电阻炉的温度，并转化为对应的电压信号，得到所述电压信号向量u，并将u传入变送器，利用表达式(2)，将所述电压信号进行滤波处理：
u＝(u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8,u9,u10)
uu＝[]；
p＝length(uu)
fw＝[1,1,2,3……(fwp-2+fwp-1)]
其中，u为连续测量10次电阻炉的温度并转化为所述电压信号后的值形成的向量，pc1、pc2为中间值，ui为向量u的第i个值，uu＝[]为新建立一个空矩阵uu，[uu,ut]为把ut的值添加到矩阵uu的后面所形成的新的矩阵，or为判断条件“或者”，p＝length(uu)为计算矩阵uu的值的个数，并将个数赋值给p，fw＝[1,1,2,3……(fwp-2+fwp-1)]为：构建一个包含p个值的斐波那契数列fw，ul为最终求解得到的滤波处理后的电压信号值，fwt为矩阵fw的转置，sum()为对括号内的矩阵求和；
将求解得到的滤波处理后的电压信号值利用表达式(3)进行放大处理：
其中，e为自然常数，rtu为：测量得到的电压信号经所述温度变送器进行滤波和放大后所得到的值。
可选地，所述模糊控制系统对所述热电偶测量被控对象电阻炉的温度进行预测，并根据预测的所述电阻炉的温度提前对所述电阻炉的温度进行控制；
其中，所述模糊控制系统执行预测电阻炉温度的过程包括：
获取当前时间点前50次电阻炉的测量温度，并按照获取时间先后顺序对所述测量温度进行排列，形成向量uc；其中，向量uc中第1个值为离当前时间点最远时的电阻炉的温度，向量uc中第50个值为离当前时间点最近时的电阻炉的温度；
利用表达式(4)计算所述温度变化向量δuc：
其中，δuci：为向量δuc的第i个值，uci为向量uc的第i个值，利用所述向量δuc构建一个自预测方程(5)：
其中，ycδuct为预测的δuc的第t个值，c为自预测方程常数，
将所述δuc的第48、49、50个值带入方程(5)，则可以预测出δuc的第51个值，将第49、50与预测的第51个值带入方程(5)则能预测出δuc的第52个值，以此类推，则能预测到第50+ss次的δuc，ss为预设的所需预测温度的次数；
将所述预测的δuc的值带入方程(6)，则得到被控对象电阻炉未来ss次的预测温度：
ycuc1＝uc50+δuc51
ycucq＝ycucq-1+δuc50+qss≥q≥2；(6)
其中，ycucqq为预测出来的第qq个温度，qq＝1、2、3……ss，则所述ycuc向量为：被控对象电阻炉未来ss次的预测温度。
对应于以上实施例所提供的一种电阻炉温度的模糊控制系统，本发明实施例还提供了一种电阻炉温度的模糊控制方法，所述模糊控制方法适用于所描述的电阻炉温度的模糊控制系统；所述电阻炉温度的模糊控制方法包括：
热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经温度变送器进行滤波和放大后，发送至模数转换器；
所述模数转换器将滤波和放大后的电压信号转换为数字量对应的电压信号，并将转换后的电压信号发送至模糊控制器；
所述模糊控制器根据所述电压信号计算得到对应的偏差值并输出；
所述模糊控制器根据所述偏差值产生触发信号，通过数模转换器进行数模转换后，发出控制信号，通过控制固态开关触发器，控制所述电阻炉的温度。
可选地，所述模糊控制器根据所述电压信号计算得到对应的偏差值，包括：
所述模糊控制器将所述偏差e和偏差变化ec进行模糊化处理，得到模糊偏差
将所述模糊偏差
将所述模糊输出电压
可选地，所述热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经温度变送器进行滤波和放大，包括：
将所述被控对象电阻炉的温度利用表达式(1)转化为对应的电压信号：
其中，r为中间变量，ρ0为所述电阻炉的电阻率，
连续测量10次电阻炉的温度，并转化为对应的电压信号，得到所述电压信号向量u，并将u传入变送器，利用表达式(2)，将所述电压信号进行滤波处理：
u＝(u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8,u9,u10)
uu＝[]；
p＝length(uu)
fw＝[1,1,2,3……(fwp-2+fwp-1)]
其中，u为连续测量10次电阻炉的温度并转化为所述电压信号后的值形成的向量，pc1、pc2为中间值，ui为向量u的第i个值，uu＝[]为新建立一个空矩阵uu，[uu,ut]为把ut的值添加到矩阵uu的后面所形成的新的矩阵，or为判断条件“或者”，p＝length(uu)为计算矩阵uu的值的个数，并将个数赋值给p，fw＝[1,1,2,3......(fwp-2+fwp-1)]为：构建一个包含p个值的斐波那契数列fw，ul为最终求解得到的滤波处理后的电压信号值，fwt为矩阵fw的转置，sum()为对括号内的矩阵求和；
将求解得到的滤波处理后的电压信号值利用表达式(3)进行放大处理：
其中，e为自然常数，rtu为：测量得到的电压信号经所述温度变送器进行滤波和放大后所得到的值。
本发明一种电阻炉温度的模糊控制系统及控制方法可以达到如下有益效果：
所述电阻炉温度的模糊控制系统包括依次电连接的：热电偶、温度变送器、模数转换器、模糊控制器和数模转换器、以及固态开关触发器；其中，作为被控制对象的电阻炉的输出端与所述热电偶电连接，输入端与所述固态开关触发器电连接；所述热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经所述温度变送器进行滤波和放大后，发送至所述模数转换器，由所述模数转换器将滤波和放大后的电压信号转换为数字量对应的电压信号，并将转换后的电压信号发送至所述模糊控制器，由所述模糊控制器根据所述电压信号计算得到对应的偏差值，并根据所述偏差值产生触发信号，通过所述数模转换器进行数模转换后，发出控制信号，通过控制所述固态开关触发器，来控制所述电阻炉的温度；达到了采用模糊控制策略实现对电阻炉温度有效控制的目的，提高了电阻炉温度控制的稳定性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所指出的内容来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明电阻炉温度的模糊控制系统的一种实施方式的功能模块示意图；
图2是本发明电阻炉温度的模糊控制系统中，利用二维模糊控制器进行模糊控制的一种实施方式的信号流向框图；
图3是本发明电阻炉温度的模糊控制系统中，人机交互界面的一种实施方式的监控界面图；
图4是本发明电阻炉温度模糊控制系统中，对电阻炉添加扰动时的温度变化曲线图；
图5是本发明电阻炉温度的模糊控制方法的一种实施方式的流程示意图；
图6是本发明电阻炉温度的模糊控制方法中模糊控制器进行模糊控制的一种实施方式的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种电阻炉温度的模糊控制系统，用以采用模糊控制策略，通过调节电阻炉内电阻丝两端的电压，实现对电阻炉温度的有效控制。
如图1所示，图1是本发明电阻炉温度的模糊控制系统的一种实施方式的功能模块示意图；本发明一种电阻炉温度的模糊控制系统包括依次电连接的：热电偶101、温度变送器102、模数转换器103、模糊控制器104和数模转换器105、以及固态开关触发器106；其中，作为被控制对象的电阻炉的输出端与所述热电偶101电连接，输入端与所述固态开关触发器106电连接
本发明实施例中，以电阻炉作为被控制对象，由所述热电偶101测量被控对象即电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经所述温度变送器102进行滤波和放大后，发送至所述模数转换器103，由所述模数转换器103将滤波和放大后的电压信号转换为数字量对应的电压信号，并将转换后的电压信号发送至所述模糊控制器104，由所述模糊控制器104根据所述电压信号计算得到对应的偏差值，并根据所述偏差值产生触发信号，通过所述数模转换器105进行数模转换后，发出控制信号，通过控制所述固态开关触发器106，来控制所述电阻炉的温度。
进一步地，本发明实施例中，所述热电偶101测量被控对象电阻炉的温度是通过测量该电阻炉两端的电压值实现的，且所述热电偶101测量得到的电阻炉两端的电压值为毫伏级电压。所述热电偶101将测量得到的毫伏电压信号发送至所述温度变送器102，由所述温度变送器102将所述毫伏电压信号进行滤波和放大后，转换为标准电压信号，并将转换后得到的标准电压信号发送至所述模数转换器103。
进一步地，本发明实施例中，所述模糊控制器104在进行模糊控制时，可以按照如下技术手段实施：
所述模糊控制器104根据所述模数转换器103输入的所述电压信号，获取所述电压信号对应的实际温度值；将获取的所述实际温度值与给定温度值进行相减，得到所述实际温度值与给定温度值之间的偏差值；根据得到的所述偏差值，所述模糊控制系统计算得到相应的温度控制量；根据得到的所述温度控制量，通过控制所述固态开关触发器对应的可控硅导通角，调节所述电阻炉中电阻丝两端的电压；通过调节所述电阻炉的电压，控制所述电阻炉的温度，使得所述电阻炉的实际温度达到所述给定温度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述模糊控制器104为二维模糊控制器。如图2所示，图2是本发明电阻炉温度的模糊控制系统中，利用二维模糊控制器进行模糊控制的一种实施方式的信号流向框图；本发明实施例中，二维的所述模糊控制器104进行模糊控制时，可以按照如下技术手段实施：
所述模糊控制器104采集所述电阻炉对应的偏差e和偏差变化ec；并将采集的所述偏差e和偏差变化ec进行模糊化处理，得到模糊偏差
本发明实施例中，所述模糊控制器104选择控制量模糊子集所对应的论域，进而根据选择的所述论域确定对应的参数。
本发明实施例中，所述模糊控制器104根据预设的所述模糊自动控制规则，进行模糊化推理以及解模糊化的处理过程中，建立模糊控制规则表；
根据建立的所述模糊控制规则表，选取温度偏差e、偏差变化ec以及对应的论域。
比如，在一个具体的应用场景中，所述模糊控制器104对应的预设的模糊自动控制规则可以用如下模糊条件语句来描述：
ife＝nbornmandec＝nbornmthenu＝pb。
利用上述预设的模糊自动控制规则，构成对应的模糊控制规则表，如下表所示：
根据构建的上述模糊控制规则表，选取温度偏差e、偏差变化ec和控制量的模糊子集的论域为：
e：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}；
ec：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}；
u：{-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6，7}；
则：n＝6，m＝5，l＝7。
根据温度控制的特性以及经验值，确定了温度偏差e、偏差变化ec和电压值u变量不同等级分别对应的隶属度值。
进一步地，在本发明的一个具体应用场景中，当所述电阻炉温度模糊控制系统开始运行后，如图1所示，所述热电偶101首先进行温度检测，并将测量得到的毫伏电压信号发送至所述温度变送器102，由所述温度变送器102将测量得到的所述毫伏电压信号转换成标准的电压信号以后，经所述模数转换器103发送至模糊控制器104；所述模糊控制器104的输入端根据所述电压信号计算得到对应的-7至+7的工程量，并将模糊控制运算后得到的值发送至所述模糊控制器104的输出端，进而对应成0～27648之间的数字量，再由所述模糊控制器104的输出端将所述数字量发送至所述数模转换器105，经所述数模转换器105进行数模转化后，向所述固态开关触发器106发送4～20ma的电流，通过控制所述固态开关触发器106，进而控制所述电阻炉的加热电压。
比如，在一个具体的应用场景中，将图1所述的功能模块转换为对应的系统硬件。电阻炉温度模糊控制系统开始运行后，热电偶先进行温度检测，然后将测量的毫伏电压信号送给变送器；变送器将毫伏电压信号转换成标准的电压信号后送给plc模拟量输入模块sm331，sm331对其进行a/d转换并且规格化；规格化之后的温度值会送到模糊控制模块fb666进行运算，运算后得到一个-7～+7的工程量，模糊控制运算后的值送给fc106，进而对应成0～27648之间的数字量，经过d/a转换，来控制送给固态开关触发器4～20ma的电流，进而控制电阻炉的加热电压。
如图3所示，图3是本发明电阻炉温度的模糊控制系统中，人机交互界面的一种实施方式的监控界面图；本发明实施例中，通过人机交互的监控界面，可以显示如下信息供用户查看：电阻炉温度模糊控制系统对应的现场连线画面(系统对应的硬件部署图)、监控到的电阻炉温度实时曲线、历史曲线、实时数据浏览、系统运行状态、测量数据、给定显示等，方便用户对模糊控制系统对应的现场信息的及时了解与记录。
进一步地，本发明实施例中，针对上述提供的一种电阻炉温度模糊控制系统，本发明实施例还给出了对应的仿真验证。
在电阻炉温度模糊控制系统稳定在400℃的基础上，人为的给电阻炉加上一个扰动(给电阻炉断电一段时间)，此时，电阻炉对应的温度就会下降，当温度降低到375℃时，接通电源后，模糊控制系统检测到后便会立刻采取对应措施，为电阻炉加热，此时的超调量在设计要求范围之内，通过系统的自动调节，温度能够重新达到平衡状态，保存历史曲线。加扰动后，如果模糊控制系统能较快的响应并且最终达到稳定状态，则说明模糊控制系统的抗扰动特性比较好。如图4所示，图4是本发明电阻炉温度模糊控制系统中，对电阻炉添加扰动时的温度变化曲线图；通过以上的仿真尝试，从图4对应的仿真图形可以看出，本发明提供的模糊控制系统能够很快地稳定期望值，在期望值附近小幅度振荡，因此，通过图4对应的控制曲线即可看出：本发明电阻炉温度模糊控制系统在针对工业电阻炉这种不确定、大惯性、大时滞、非线形的控制对象时，其稳定性较好，且远远优于采用传统的控制系统所能达到的控制效果。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经温度变送器进行滤波和放大，可以按照如下技术手段实施：
将所述被控对象电阻炉的温度利用表达式(1)转化为对应的电压信号：
其中，r为中间变量，ρ0为所述电阻炉的电阻率，
利用上述表达式(1)，可以将测量得到的电阻炉的温度，在不借助其他预设参数的情况下，直接得到对应的电压信号值。
连续测量10次电阻炉的温度，并转化为对应的电压信号，得到所述电压信号向量u，并将u传入变送器，利用表达式(2)，将所述电压信号进行滤波处理：
u＝(u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8,u9,u10)
uu＝[]；
p＝length(uu)
fw＝[1,1,2,3……(fwp-2+fwp-1)]
其中，u为连续测量10次电阻炉的温度并转化为所述电压信号后的值形成的向量，pc1、pc2为中间值，ui为向量u的第i个值，uu＝[]为新建立一个空矩阵uu，[uu,ut]为把ut的值添加到矩阵uu的后面所形成的新的矩阵，or为判断条件“或者”，p＝length(uu)为计算矩阵uu的值的个数，并将个数赋值给p，fw＝[1,1,2,3……(fwp-2+fwp-1)]为：构建一个包含p个值的斐波那契数列fw，ul为最终求解得到的滤波处理后的电压信号值，fwt为矩阵fw的转置，sum()为对括号内的矩阵求和；
利用表达式(2)可以将所述电压信号经过简单的统计计算，即可达到滤波处理的效果；同时在滤波处理时，考虑了连续10次的电阻炉的温度，使得得到的值比仅仅利用一次得到的值更准确，并且在得到滤波处理后的值时，利用正态原则进行了异常值处理，使得上述结果更具科学性；另外，在计算滤波处理后的电压信号值时，根据测量的时间顺序，利用斐波那契数列给予不同的权重，使得上述得到的电压信号值的时效性更强。
将求解得到的滤波处理后的电压信号值利用表达式(3)进行放大处理：
其中，e为自然常数，rtu为：测量得到的电压信号经所述温度变送器进行滤波和放大后所得到的值。
利用上述技术手段，可以将测量得到的温度转变为进行滤波和放大后的电压信号的值，同时在转变时考虑了连续10次的电阻炉的温度，使得到的值比仅仅利用一次得到的值更准确；且在得到滤波处理后的值时，利用正态原则进行了异常值处理，使所述结果更具科学性；在计算滤波处理后的电压信号值时，根据测量的时间顺序，利用斐波那契数列给予不同的权重，使得到的电压信号值的时效性更强；另外，在电压信号放大时，并非采用线性放大，而是根据所述滤波处理后的电压信号值给予不同的放大倍数，即：值小时，放大倍数大，值大时，放大倍数变小，使得当温度变高后放大倍数则减小，从而能更好的控制电压信号值的范围，避免所述电压信号超过所述变送器的最大电压信号，产生不利影响。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述电阻炉温度的模糊控制系统具备温度预测功能，即该模糊控制系统能够对被控对象电阻炉的温度进行预测，从而达到根据预测的所述电阻炉的温度提前对电阻炉进行温度控制的目的。
其中，所述模糊控制系统执行预测电阻炉温度的过程包括：
获取当前时间点前50次电阻炉的测量温度，并按照获取时间先后顺序对所述测量温度进行排列，形成向量uc；其中，向量uc中第1个值为离当前时间点最远时的电阻炉的温度，向量uc中第50个值为离当前时间点最近时的电阻炉的温度；
利用表达式(4)计算所述温度变化向量δuc：
其中，δuci：为向量δuc的第i个值，uci为向量uc的第i个值，利用所述向量δuc构建一个自预测方程(5)：
其中，ycδuct为预测的δuc的第t个值，c为自预测方程常数，
将所述δuc的第48、49、50个值带入方程(5)，则可以预测出δuc的第51个值，将第49、50与预测的第51个值带入方程(5)则能预测出δuc的第52个值，以此类推，则能预测到第50+ss次的δuc，ss为预设的所需预测温度的次数；
将所述预测的δuc的值带入方程(6)，则得到被控对象电阻炉未来ss次的预测温度：
ycuc1＝uc50+δuc51
ycucq＝ycucq-1+δuc50+qss≥q≥2；(6)
其中，ycucqq为预测出来的第qq个温度，qq＝1、2、3……ss，则所述ycuc向量为：被控对象电阻炉未来ss次的预测温度。根据所述预测温度能更好的把握所述电阻炉的温度趋势，从而达到提前预警控制的有益效果。
利用上述技术手段，可以在不借助其他数据或者预设值的情况下，对所述电阻炉的温度进行ss次的预测，便于根据所预测的值把握所述电阻炉的温度趋势，做到对所述电阻炉的温度提前进行控制或者进行控制准备，从而实现提前预警控制。
本发明提供的电阻炉温度的模糊控制系统包括依次电连接的：热电偶、温度变送器、模数转换器、模糊控制器和数模转换器、以及固态开关触发器；其中，作为被控制对象的电阻炉的输出端与所述热电偶电连接，输入端与所述固态开关触发器电连接；所述热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经所述温度变送器进行滤波和放大后，发送至所述模数转换器，由所述模数转换器将滤波和放大后的电压信号转换为数字量对应的标准的电压信号，并将转换后的标准的电压信号发送至所述模糊控制器，由所述模糊控制器根据所述电压信号计算得到对应的偏差值，并根据所述偏差值产生触发信号，通过所述数模转换器进行数模转换后，发出控制信号，通过控制所述固态开关触发器，来控制所述电阻炉的温度；达到了采用模糊控制策略实现对电阻炉温度有效控制的目的，提高了电阻炉温度控制的稳定性。
对应于上述实施例提供的一种电阻炉温度的模糊控制系统，本发明还提供了一种电阻炉温度的模糊控制方法；该电阻炉温度的模糊控制方法应用于上述实施例提供的所述电阻炉温度的模糊控制系统。如图5所示，图5是本发明电阻炉温度的模糊控制方法的一种实施方式的流程示意图；本发明电阻炉温度的模糊控制方法可以实施为如下描述的步骤s10-s40：
步骤s10、热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经温度变送器进行滤波和放大后，发送至模数转换器；
步骤s20、所述模数转换器将滤波和放大后的电压信号转换为数字量对应的标准的电压信号，并将转换后的标准的电压信号发送至模糊控制器；
步骤s30、所述模糊控制器根据所述电压信号计算得到对应的偏差值并输出；
步骤s40、所述模糊控制器根据所述偏差值产生触发信号，通过数模转换器进行数模转换后，发出控制信号，通过控制固态开关触发器，控制所述电阻炉的温度。
本发明实施例中，热电偶测量被控对象电阻炉的温度是通过测量该电阻炉两端的电压值实现的，且热电偶测量得到的电阻炉两端的电压值为毫伏级电压。热电偶将测量得到的毫伏电压信号发送至温度变送器，由所述温度变送器将所述毫伏电压信号进行滤波和放大后，转换为标准电压信号，并将转换后得到的标准电压信号发送至模数转换器。
模糊控制器根据模数转换器输入的所述电压信号，获取所述电压信号对应的实际温度值；将获取的所述实际温度值与给定温度值进行相减，得到所述实际温度值与给定温度值之间的偏差值；根据得到的所述偏差值，所述模糊控制系统计算得到相应的温度控制量；根据得到的所述温度控制量，通过控制所述固态开关触发器对应的可控硅导通角，调节所述电阻炉中电阻丝两端的电压；通过调节所述电阻炉的电压，控制所述电阻炉的温度，使得所述电阻炉的实际温度达到所述给定温度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，图5所述实施例中的步骤s30中，“所述模糊控制器根据所述电压信号计算得到对应的偏差值”，可以实施为图6描述的如下步骤s31-s33：
步骤s31、所述模糊控制器将所述偏差e和偏差变化ec进行模糊化处理，得到模糊偏差
步骤s32、将所述模糊偏差
步骤s33、将所述模糊输出电压
本发明实施例中，所述模糊控制器选择控制量模糊子集所对应的论域，进而根据选择的所述论域确定对应的参数。所述模糊控制器根据预设的所述模糊自动控制规则，进行模糊化推理以及解模糊化的处理过程中，建立模糊控制规则表；根据建立的所述模糊控制规则表，选取温度偏差e、偏差变化ec以及对应的论域。
比如，在一个具体的应用场景中，所述模糊控制器对应的预设的模糊自动控制规则可以用如下模糊条件语句来描述：
ife＝nbornmandec＝nbornmthenu＝pb。
利用上述预设的模糊自动控制规则，构成对应的所述模糊控制规则表，根据构建的上述模糊控制规则表，选取温度偏差e、偏差变化ec和控制量的模糊子集的论域，进而根据温度控制的特性以及经验值，确定温度偏差e、偏差变化ec和电压值u变量不同等级分别对应的隶属度值，并根据确定的偏差e和偏差变化ec进行模糊化处理，得到模糊偏差
比如，在一个具体的应用场景中，电阻炉温度模糊控制系统开始运行后，热电偶先进行温度检测，然后将测量的毫伏电压信号送给变送器；变送器将毫伏电压信号转换成标准的电压信号后送给plc模拟量输入模块sm331，sm331对其进行a/d转换并且规格化；规格化之后的温度值会送到模糊控制模块fb666进行运算，运算后得到一个-7～+7的工程量，模糊控制运算后的值送给fc106，进而对应成0～27648之间的数字量，经过d/a转换，来控制送给固态开关触发器4～20ma的电流，进而控制电阻炉的加热电压。
进一步地，在本发明的一个实施例中，图5所述实施例中的“步骤s10、热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经温度变送器进行滤波和放大”，可以按照如下技术手段实施：
将所述被控对象电阻炉的温度利用表达式(1)转化为对应的电压信号：
其中，r为中间变量，ρ0为所述电阻炉的电阻率，
利用上述表达式(1)，可以将测量得到的电阻炉的温度，在不借助其他预设参数的情况下，直接得到对应的电压信号值。
连续测量10次电阻炉的温度，并转化为对应的电压信号，得到所述电压信号向量u，并将u传入变送器，利用表达式(2)，将所述电压信号进行滤波处理：
u＝(u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8,u9,u10)
uu＝[]；
p＝length(uu)
fw＝[1,1,2,3……(fwp-2+fwp-1)]
其中，u为连续测量10次电阻炉的温度并转化为所述电压信号后的值形成的向量，pc1、pc2为中间值，ui为向量u的第i个值，uu＝[]为新建立一个空矩阵uu，[uu,ut]为把ut的值添加到矩阵uu的后面所形成的新的矩阵，or为判断条件“或者”，p＝length(uu)为计算矩阵uu的值的个数，并将个数赋值给p，fw＝[1,1,2,3……(fwp-2+fwp-1)]为：构建一个包含p个值的斐波那契数列fw，ul为最终求解得到的滤波处理后的电压信号值，fwt为矩阵fw的转置，sum()为对括号内的矩阵求和；
利用表达式(2)可以将所述电压信号经过简单的统计计算，即可达到滤波处理的效果；同时在滤波处理时，考虑了连续10次的电阻炉的温度，使得得到的值比仅仅利用一次得到的值更准确，并且在得到滤波处理后的值时，利用正态原则进行了异常值处理，使得上述结果更具科学性；另外，在计算滤波处理后的电压信号值时，根据测量的时间顺序，利用斐波那契数列给予不同的权重，使得上述得到的电压信号值的时效性更强。
将求解得到的滤波处理后的电压信号值利用表达式(3)进行放大处理：
其中，e为自然常数，rtu为：测量得到的电压信号经所述温度变送器进行滤波和放大后所得到的值。
利用上述技术手段，可以将测量得到的温度转变为进行滤波和放大后的电压信号的值，同时在转变时考虑了连续10次的电阻炉的温度，使得到的值比仅仅利用一次得到的值更准确；且在得到滤波处理后的值时，利用正态原则进行了异常值处理，使所述结果更具科学性；在计算滤波处理后的电压信号值时，根据测量的时间顺序，利用斐波那契数列给予不同的权重，使得到的电压信号值的时效性更强；另外，在电压信号放大时，并非采用线性放大，而是根据所述滤波处理后的电压信号值给予不同的放大倍数，即：值小时，放大倍数大，值大时，放大倍数变小，使得当温度变高后放大倍数则减小，从而能更好的控制电压信号值的范围，避免所述电压信号超过所述变送器的最大电压信号，产生不利影响。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述模糊控制器具备温度预测功能，即能够对被控对象电阻炉的温度进行预测，从而达到根据预测的所述电阻炉的温度提前对电阻炉进行温度控制的目的。
其中，对电阻炉温度进行预测的过程可以实施为：
获取当前时间点前50次电阻炉的测量温度，并按照获取时间先后顺序对所述测量温度进行排列，形成向量uc；其中，向量uc中第1个值为离当前时间点最远时的电阻炉的温度，向量uc中第50个值为离当前时间点最近时的电阻炉的温度；
利用表达式(4)计算所述温度变化向量δuc：
其中，δuci：为向量δuc的第i个值，uci为向量uc的第i个值，利用所述向量δuc构建一个自预测方程(5)：
其中，ycδuct为预测的δuc的第t个值，c为自预测方程常数，
将所述δuc的第48、49、50个值带入方程(5)，则可以预测出δuc的第51个值，将第49、50与预测的第51个值带入方程(5)则能预测出δuc的第52个值，以此类推，则能预测到第50+ss次的δuc，ss为预设的所需预测温度的次数；
将所述预测的δuc的值带入方程(6)，则得到被控对象电阻炉未来ss次的预测温度：
ycuc1＝uc50+δuc51
ycucq＝ycucq-1+δuc50+qss≥q≥2；(6)
其中，ycucqq为预测出来的第qq个温度，qq＝1、2、3……ss，则所述ycuc向量为：被控对象电阻炉未来ss次的预测温度。根据所述预测温度能更好的把握所述电阻炉的温度趋势，从而达到提前预警控制的有益效果。
利用上述技术手段，可以在不借助其他数据或者预设值的情况下，对所述电阻炉的温度进行ss次的预测，便于根据所预测的值把握所述电阻炉的温度趋势，做到对所述电阻炉的温度提前进行控制或者进行控制准备，从而实现提前预警控制。
本发明电阻炉温度的模糊控制方法，通过热电偶测量被控对象电阻炉的温度，并将测量得到的电压信号经温度变送器进行滤波和放大后，发送至模数转换器；所述模数转换器将滤波和放大后的电压信号转换为数字量对应的电压信号，并将转换后的电压信号发送至模糊控制器；所述模糊控制器根据所述电压信号计算得到对应的偏差值并输出；所述模糊控制器根据所述偏差值产生触发信号，通过数模转换器进行数模转换后，发出控制信号，通过控制固态开关触发器，控制所述电阻炉的温度；达到了采用模糊控制策略实现对电阻炉温度有效控制的目的，提高了电阻炉温度控制的稳定性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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