工业过程控制中存在大量以温度为被控对象的控制系统,由于长期受到现场复杂环境因素干扰而造成被控对象特性多变,是典型的大惯性、大滞后、非线性系统。传统PID控制算法无法达到理想控制效果。本文以模拟实验箱内温度为被控对象,根据其内部机理建立了温度变化过程数学模型,并通过阶跃响应曲线法对该变化过程数学模型进行了参数辨识。本文提出的专家PID控制结合大林控制算法并进行前馈补偿的改进型PID控制算法有效的克服了经典PID控制对大滞后、大惯性、非线性系统无法进行精确控制的缺陷,提高了温度控制的抗干扰性。最后设计的MATLAB仿真实验以及实际运行测试对本文的研究内容和方法进行了验证。在控制算法研究的基础上,本文考虑系统实现问题而设计了以低功耗单片机为核心的控制器以及具有良好交互界面的上位机监控软件。控制器运行控制算法对被控对象进行实时控制,利用C#编程实现的上位机监控软件,主要对控制器发送控制命令,接收控制器温度数据进行分析、存储与显示。实验结果表明专家PID结合大林控制算法并进行前馈补偿的改进型PID控制算法能够达到调节时间短、超调量为零且控制精度在±0.5℃内的性能要求。本文研究表明:温控系统采用专家PID控制结合大林控制算法并进行前馈补偿的改进型PID控制算法有效解决了大惯性、大滞后、非线性问题,加强了系统抗干扰能力。以低功耗单片机为核心的智能控制器具备控制算法灵活、操作简单,经济实用的特点。本文的研究对过程控制仪表设计具有一定参考意义。