Fuzzy pid based Temperature Control of Electric Furnace for Glass Tempering Process

TABLE OF CONTENTS 
Contents
 
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DECLARATION ................................................................................................................................................ i 
ACKNOWLEDGMENTS .................................................................................................................................. ii 
LIST OF ABBREVIATIONS ............................................................................................................................... v 
LIST OF TABLES ............................................................................................................................................. vi 
LIST OF FIGURES .......................................................................................................................................... vii 
LIST OF APPENDIXES .................................................................................................................................. viii 
ABSTRACT ..................................................................................................................................................... ix 
CHAPTER ONE ............................................................................................................................................... 1 
INTRODUCTION ............................................................................................................................................. 1 
1.1 
Background ................................................................................................................................... 1 
1.2 
Statement of the problem ............................................................................................................ 3 
1.3 
Relevance and scope of the Thesis ............................................................................................... 3 
1.4 
Objective of the thesis .................................................................................................................. 4 
1.4.1 
General objective .................................................................................................................. 4 
1.4.2 
Specific objective .................................................................................................................. 4 
1.5 
Outline of the thesis ...................................................................................................................... 4 
CHAPTER TWO .............................................................................................................................................. 5 
2 
LITERATURE REVIEW ............................................................................................................................. 5 
2.1 
Introduction glass Tempering Process .......................................................................................... 5 
2.1.1 
History of Tempered Glass .................................................................................................... 5 
2.1.2 
Tempering process ................................................................................................................ 6 
2.1.3 
Glass properties .................................................................................................................... 7 
2.2 
Resistance Heating and Melting furnace ...................................................................................... 9 
2.2.1 
Direct resistance heating furnace ......................................................................................... 9 
2.2.2 
Indirect resistance heating furnace .................................................................................... 10 
2.3 
Temperature control systems of resistance electric furnace ..................................................... 10 
2.3.1 
PID Controller ...................................................................................................................... 10 
2.3.2 
Fuzzy logic controller .......................................................................................................... 13 
2.4 
Related works ............................................................................................................................. 22 

---

iv 
CHAPTER THREE .......................................................................................................................................... 24 
3 
MATERIALS AND METHODS ................................................................................................................ 24 
3.1 
Modeling of glass tempering process ......................................................................................... 24 
3.1.1 
Modeling of electric furnace ............................................................................................... 25 
3.1.2 
Modeling of temperature sensor ........................................................................................ 31 
3.2 
Design and analysis of control system ........................................................................................ 33 
3.2.1 
Design and analysis of PID .................................................................................................. 33 
3.2.2 
Simulink model for pid controller ....................................................................................... 39 
3.2.3 
Modeling and Analysis of fuzzy PID controller .................................................................... 40 
3.2.4 
Digital controller ................................................................................................................. 47 
3.2.5 
Simulink model of overall system ....................................................................................... 52 
CHAPTER FOUR ........................................................................................................................................... 54 
4 
SIMULATION RESULTS AND DISCUSSIONS .......................................................................................... 54 
4.1. Simulation of PID controller ............................................................................................................. 54 
4.1.1 
Comparison of different PID tuning mechanisms ............................................................... 56 
4.2 
Simulation result of PID and fuzzy PID Simulink model .............................................................. 57 
4.2.1 
Comparison of PID and FPID controller mechanisms ......................................................... 58 
CHAPTER FIVE ............................................................................................................................................. 63 
5 
CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS ......................................................................................... 63 
5.1 
Conclusion ................................................................................................................................... 63 
5.2 
Recommendation ........................................................................................................................ 64 
6 
REFERENCES ........................................................................................................................................ 65 
7 
APPENDICES ........................................................................................................................................ 69 

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