针对井下环境参数存在较大的时变性、非线性以及不确定性等问题,提出一种基于三维模糊控制的温控系统设计。将系统中的精确控制量进行三维模糊化,根据模糊推理与输出信息的决策确定了控制系统设计方案,完成了控制系统的硬件与软件设计,通过Matlab仿真与实验测试验证了该设计的可行性,结果表明,对于基于三维模糊算法的温度控制,其收敛性和控制效率较高,可将整体均方差控制在2℃以内。