本设计是兰州石化公司质检部在线质量仪表室科研项目,设计主要以保证在线气相色谱分析仪的稳定性和精确性为目的,对气相色谱仪恒温箱温度控制系统进行设计。在线气相色谱仪是一种现代化过程检测仪器,同样是分离复杂混合物的分析仪器之一,它在炼油化工、医学卫生、环境监测、食品检验及合成材料等行业中都有着广泛的应用。恒温箱是在线气相色谱仪的核心组成部分,被检测样品在恒温箱内加热处理后才能进行分析检测。恒温箱温度控制系统的稳定和准确直接影响仪表分析结果的准确性,而且温度控制精度的要求较高。恒温箱温度受到很多因素的影响,例如:被检测物质的种类和浓度、使用现场的环境、恒温箱保温材料等,而且温度控制系统具有滞后性,数学模型难以精确建立。研究发现,传统铸铝炉恒温箱,热惯性大,加热速率慢,温控精度较低等缺点,并且使用位控制方式,对在线气相色谱仪恒温箱的温度控制的效果不够理想。相比较传统铸铝恒温箱而言,空气浴加热控温方式连同模糊PID控制算法,对在线色谱分析仪恒温箱的温度控制则具有更强的稳定性和准确度,其中模糊PID算法具有较强的自学习和自适应能力,对控制对象的数学模型不具依赖性。本文首先阐述了在线气相色谱分析仪温度控制技术和发展状况。对在线气相色谱分析仪的工作原理、组成结构进行介绍。通过对其恒温箱工作原理、结构的了解,以热力学和自动控制原理为基础,建立恒温箱数学模型。针对仪表选用的铸铝恒温炉的诸多缺点,引入空气浴加热控温方式和模糊PID控制算法。为了提温控系统的准确性和稳定性,研究了模糊控制的理论基础和模糊PID控制器的具体设计方法;通过仿真证明模糊PID算法具有超调小,响应速度快,控制精度高等优点,在实际应用中验证由温度控制系统不稳定、不精确导致仪表的分析结果有误的频次大大降低,提高仪表分析的准确度。