引言
        PID控制问世至今已有60多年的历史，采用PID（比例-积分-微分）控制设计的温度控制器可以消除惯性温度误差CONTROL ENGINEERING China版权所有，PID控制是根据系统的误差利用比例-积分-微分计算出控制量，由于传统的PID控制算法，其运算简单、调整方便、鲁棒性强，得到非常广泛的应用；数学模型是为了一定的目的www.cechina.cn，根据原型内在的规律和本质属性，通过必要的简化假设，运用适当的数学工具，而作的抽象，简化的数学结构。数学模型能用来预测事物未来的发展规律，或为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。
        塑料挤出机主要是利用塑料的可塑性，使塑料在机筒内通过加热和螺杆的作用，经过破碎、融熔、塑化、排气、压实过程，最后成型、冷却定型CONTROL ENGINEERING China版权所有，塑料挤出机是异型挤出生产和铝塑复合管生产的关键设备。挤出温度过低，挤出口出料不畅，造成前端挤出机构负载过大

；挤出温度过高，则可能改变原料特性导致成品报废，因此挤出温度控制决定着塑料挤出机的性能。塑料挤出机的加热装置常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热。冷却装置分为风冷却与水冷却两种，风冷却是控制风扇制冷带走热量，而水冷多采用控制排管中水循环带走热量，测量装置采用高温熔体压力传感器。图1所示为塑料挤出机的温度控制原理示意图

        图1 塑料挤出机的温度控制原理示意图

        1．加热和水冷却过程中非线性温度控制建模分析
        数学模型是一种抽象的模拟，它用符号、式子、程序、图形等数学语言刻划客观事物的本质属性与内在联系，是现实世界的简化而又本质的描述。数学模型的三个主要功能是：解释，判断与预测，也就是数学模型能用来解释某些客观现象及发生的原因。要对塑料挤出机加热和水冷却过程中非线性温度控制建模分析，首先将被控对象进行控制的过程从具体的应用中剥离出来，简化为被控对象如图2所示的加热和水冷却密闭容器模型，使用数学语言对实际对象进行一些必要的简化和假设www.cechina.cn，为其建立一个合适的数学模型。

        图2 简化的加热和水冷却密闭容器模型

        （1）系统被控对象壁厚的热量传递忽略不计。
        （2）系统被控对象渗透风忽略不计。
        假如不考虑执行机构的惯性和室温调节对象的传递滞后，根据能量守恒定律，单位时间内进入对象的能量减去单位时间内由对象流出的能量等于对象内能量蓄存量的变化率www.cechina.cn，其微分方程为：
        ΔQ = Chrr*（dT/dt）= Qe-Qc
        式中：ΔQ — 密闭容器变化的热量（KJ/h）；
        Chrr — 恒温室的热容（KJ/℃）；
        T — 室内空气温度；
        Qe — 电加热注入的热量（KJ/h）；
        Qc — 水制冷带走的热量（KJ/h）；
        假如不考虑执行机构的惯性和室温调节对象的传递滞后，根据热平衡原理，感温元件热量平衡微分方程：
        q2 = C2*（dT2/dt）=α2* S2*