本论文是以西北有色金属研究院难熔金属研究所的20KW电子束单晶熔炉改造项目为研究对象。介绍了难熔金属材料的应用及其战略意义，从而引出了电子束单晶熔炉的控制方案，在此基础上分析了电子束单晶熔炉控制存在的主要困难是高压电源的控制，在原来高压电源系统的基础上进行了改进，并且提出了新的控制方案，采用模糊PID控制高压电源，从而达到工程的实际要求。 论文所做的主要工作和成果包括以下几个方面：1.从难熔金属的需求和战略意义角度来提出电子束单晶熔炉的要求，介绍了电子束单晶熔炉的工作原理，其中包括炉子内部的反应、电子枪的分类、电子束电源系统、基本工艺参数等。 2.介绍了模糊PID控制的原理。首先介绍了常规PID控制原理、数字式PID控制算法并且分析了比例系数、积分环节系数和微分环节系数对系统的影响；常规PID参数的整定方法等。然后着重介绍了模糊PID算法，包括模糊控制器的工作原理和模糊控制器的特点。最后介绍了模糊PID控制器，包括模糊PID控制器结构与基本形式和模糊PID控制器设计的基本步骤。 3.设计了系统下位机硬件和软件。首先简单介绍了PLC控制技术的先进性；然后设计了控制系统的硬件，包括控制系统的各级子系统、各系统模块的主要功能、PLC硬件的构成及其完成的功能等；接着根据工程的需要设计了下位机程序控制软件，包括各个控制部分的子程序和流程图。 4.设计了系统上位机硬件和软件。包括上位机的硬件设计和软件设计，软件部分包括：监控软件的选择、上位机监控软件的设计、用VB扩展组态王功能等。 5.模糊PID在控制系统中的应用及MATLAB仿真。首先是数学模型的建立，推导出各个部分的传递函数。然后是模糊PID控制器的设计，包括输入和输出参量的选择、PID参数模糊调整规则、模糊控制器维数的确定、模糊语言变量的选择、论域等级的确定、隶属函数的确定、模糊规则的建立、模糊推理方法的选择、解模糊化方法的选择、比例因子和量化因子的确定、模糊决策表的生成和模糊PID算法的实现等；最后是MATLAB仿真，仿真包括两个部分，常规PID控制和模糊PID控制，常规PID控制曲线不平稳，系统过渡时间较长，上升时间较长，系统控制品质较差。而模糊PID控制的响应输出较快，过渡时间较短，超调量大幅度减小，误差响应快。说明模糊PID控制能够满足控制要求，输出能很快跟踪输入变化，是一种较好的控制方法。 现场的调试和运行结果表明，按照上述设计的模糊PID控制器具有较强的自适应能力，从生产效果来看，控制效果好，提高了生产效率。