普通电炉的时间常数比较大，通常可达几十秒以上，与电炉环节相比，可控硅调压装置以及传感器信号变换装置都可以简化为一个比例环节。同时电炉具有很大的滞后效应，一般滞后时间可达几十秒，对于一般电炉温度控制系统而言，只需要考虑电炉自身的滞后作用，根据上述描述，可用带纯滞后效应的一阶惯性环节作为普通电炉的数学模型，其传递函数可以表示如下式中r为增益系数，它是温度传感器、放大器、可控硅调压装置以及电炉的比例系数的乘积;z为系统的滞后时间，该参数的大小与实际被控对象有关。需要注意的是，式(2-1)只适用于加热过程中加热元件等效电阻值不变的普通电炉，对于U型硅碳棒电炉这种等效电阻值随着温度变化而变化的特殊系统(即Kr是一个随温度变化而变化的值)，式(2-1)所示的对象模型只能作为这种参数时变系统在某一个温度段的对象模型。硅铝的表面负荷直接影响U型硅碳棒的使用寿命，必须让U型硅碳棒在各个温度段都工作在其允许的表面负荷范围内。虽然交流调功控制方式被广泛应用到电炉的温度控制中，但这种控制方式的调节精度低，且当交流电源被接通时加在U型硅碳棒两端的电压有效值很大，当这个时刻发生在硅铝炉的低温段时，由于U型硅碳棒冷态等效电阻很低，这种交流全波信号将在U型硅碳棒上产生短时电流过冲作用，这种作用直接影响U型硅碳棒的使用寿命;另外，由于温度控制器为多温度段控制，较低的温度控制精度将限制各个温度段的升温速率的精确性，直接影响了各个温度段的控制效果。综上考虑，在本次设计中采用双向可控硅移相调功的控制方式作为U型硅碳棒电炉温度控制系统的主电路的控制方式门。由于电流环具有对电流的限制作用，所以在实际的系统中可以采用引入对通过U型硅碳棒的电流进行控制的电流环来实现对U型硅碳棒表面负荷的控制。根据以上分析，除了对温度进行控制外，U型硅碳棒的表面负荷直接影响U型硅碳棒的使用寿命，必须让U型硅碳棒在各个温度段都工作在其允许的表面负荷范围内。由于电流环具有对电流的限制作用，所以在实际的系统中可以引入电流环，来实现对U型硅碳棒表面负荷的控制，铁矿石软化熔融过程智能温控系统如图2-7所示。