加熱爐的爐溫對象是一個大慣性、大滯后、慢時變的被控對象，用普通PID控制難以獲得滿意的控制效果，溫度波動大，超調嚴重。因為對象存在慢時變，采用離線辨識獲得的對象模型就不能準確表述加熱爐爐溫對象真正的狀態，從這個模型出發獲得的優化控制器參數就不能保證獲得滿意的控制性能。因為純滯后特性存在，而通常采用的最小二乘法辨識無法辨識純滯后項，因此最小二乘法辨識在這里失效。為了克服辨識中存在的問題，本文采用基于改進遺傳算法的在線辨識，實時跟蹤對象的變化。因為對象存在慢時變，PID控制器參數如果固定為某一組數值，就不能保證當對象變化以后原來的控制器參數還能產生滿意的控制效果。因為純滯后特性存在，普通的PID控制器不能克服純滯后，反映到輸出上就是超調增大，調節時間延長，甚至造成不穩定。為了使控制獲得最優性能，采用改進遺傳算法優化PID控制器，并將PID控制器與Smith預估補償控制器反并聯，抵消大滯后的影響，改善控制效果。因為加熱爐爐溫對象是個慢過程，調節時間長達幾分鐘，而遺傳算法的缺點是計算時間較長，不適合快過程的實時控制和優化。遺傳算法應用于加熱爐爐溫對象正好可以彌補其速度慢的缺點，遺傳算法適應性強，通用性好，不受被控對象函數連續和可微的限制，優化效果好等優點也得以發揮出來。總體控制方案中系統辨識和控制器優化都用遺傳算法完成。

因此加熱爐爐溫控制系統的總體控制方案為：

(1)設計帶有Smith預估補償器的PID控制器，作為加熱爐爐溫對象的控制器。

(2)應用基于改進遺傳算法的系統辨識，在線辨識加熱爐爐溫對象的參數。

(3)根據辨識的對象參數，應用改進遺傳算法實時優化PID控制器中的Kp、Ki、Kd三個參數，使控制系統實現優化控制。總體控制方案的結構圖如下：

這個結構圖所沒有反映出的是，改進遺傳算法辨識出的對象參數除了用于優化PID控制器之外，還直接修改Smith預估補償器中的參數。