以铜阀锻前红冲加热炉为研究对象,对加热炉的基于节能的创新结构设计、基于功能实现的电气系统设计以及基于炉温的控制策略等进行了深入的研究,主要涉及以下几方面：设计了一种自动进料式的连续加热炉,该加热炉通过提升机、排料器以及推料器实现自动进料；以双层导轨、电热元件以及保温层构成炉体结构。炉体设计围绕节能主线,包括炉体材料的选择,电热元件的布局以及保温层的设计等等。保温层布局借助ANSYS有限元软件进行分析和优化,通过对炉体温度场和热流场的分析,提出了保温层优化方案,并通过实验验证了其准确性和可靠性。完成加热炉的电气系统设计,主要包括在硬件上实现自动进料的控制、炉温的实时检测与控制以及完善的人机交互等功能。基于实际工况的复杂性考虑,本加热炉又增加了故障自监测功能,对缺料、断炉丝、超温以及传感器损坏等常见故障进行自动报警,并提示用户排除故障方法。研究以升温快速和不超调为目标的炉温控制策略。提出了将安排过渡过程和BP-PID结合应用于炉温控制的方案,仿真和实验均表明此方法可以很好地解决炉温升温快速性与不超调之间的矛盾。研究基于加载考虑的炉温控制策略。在进、卸料过程中,炉温会发生大幅波动,影响温控的稳定性和精确性。为此,本文提出了一种将干扰观测器集成到已有温控策略上的方案,仿真和实验均表明集成干扰观测器后,系统鲁棒性大大提高,对大范围的负载干扰有很强抑制作用。为了增加对比性,本文还安排了目前常用的炉温控制策略——模糊控制策略进行比较试验,结果表明模糊控制器只能适应小范围工况变化,在升温性能和对抗大范围负载干扰性能上都不及本文所提出的集成安排过渡过程和干扰观测器的BP-PID控制器。