中频感应加热电源是大型工件加热过程中的重要设备,其感应加热过程中的温度控制算法的优劣会直接影响到工件焊后稳定化热处理的质量。由于不同类型的工件形状和材料不同,其加热所需的功率及生成的温度曲线各不相同,难以建立精确的数学模型。且工件热处理过程具有非线性、大滞后的特征,传统PID方法温度控制效果较差,因此为保证温控过程的稳定性,必须采取精准的控制方法。为解决采用传统PID不能对系统输出进行精确控制的问题。本文以外径为Φ508mm,壁厚50.01mm的石化工业中大口径厚壁TP347管道为研究对象,针对管道感应加热热处理过程中的温度控制,提出一种采用等速升温PID控制方法。按期望工艺曲线分为三段温控过程,两段实施等速率升温控制,一段采用等速降温控制。MATLAB仿真结果表明,采用等速升温PID控制方法,系统输出温度能较好地跟踪给定曲线,但此方法不能很好的解决系统滞后问题,系统的超调量不能满足技术要求。考虑到PID控制方法对解决系统滞后性较差的缺点,本文提出一种基于数据驱动理念的无模型自适应控制（Model-Free Adaptive Control,MFAC）温控方法,仅利用受控系统输入输出数据,设计控制器并生成温度变化曲线。此算法可根据温度变化曲线调节感应加热电源的功率,从而控制管道热处理过程中的温度变化。仿真研究证实了该方案具有较好的控温精度和鲁棒性,控制效果达到了温控系统性能指标,更适应于中频感应加热管道热处理温度控制系统。此外,为验证无模型自适应控制方法的合理性,本文基于ANSYS软件模拟建立了管道感应加热“电磁-热”耦合的二维有限元模型,研究了管道在感应加热条件下稳定化热处理过程。针对TP347管道材料进行了热分析实验,得到了不同时间下管道的温度变化,可为后续实验提供良好的参考,减少实际实验时间。最后,将采用无模型自适应控制方法的中频感应加热温度控制系统应用于管道热处理生产现场。现场实验结果表明,该方法可提高温度控制精度,增强温度分布的均匀性,使热处理符合生产工艺要求,温控效果好。