![基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)_第1頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-1/27/b5fc1876-f7bb-43dd-ab79-134a555dfc47/b5fc1876-f7bb-43dd-ab79-134a555dfc471.gif)
![基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)_第2頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-1/27/b5fc1876-f7bb-43dd-ab79-134a555dfc47/b5fc1876-f7bb-43dd-ab79-134a555dfc472.gif)
![基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)_第3頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-1/27/b5fc1876-f7bb-43dd-ab79-134a555dfc47/b5fc1876-f7bb-43dd-ab79-134a555dfc473.gif)
![基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)_第4頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-1/27/b5fc1876-f7bb-43dd-ab79-134a555dfc47/b5fc1876-f7bb-43dd-ab79-134a555dfc474.gif)
![基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)_第5頁(yè)](http://file3.renrendoc.com/fileroot_temp3/2022-1/27/b5fc1876-f7bb-43dd-ab79-134a555dfc47/b5fc1876-f7bb-43dd-ab79-134a555dfc475.gif)
版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、技術(shù)創(chuàng)新微計(jì)算機(jī)信息(測(cè)控自動(dòng)化2010年第26卷第8-1期控制系統(tǒng)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)Temperature Control System Based on Neural Network PID(1.山東省對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易職業(yè)中專學(xué)校;2.泰山醫(yī)學(xué)院王巖1陸強(qiáng)2WANG Yan LU Qiang摘要:本文以美國(guó)國(guó)家儀器公司的圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW8.0為開(kāi)發(fā)平臺(tái),將虛擬儀器技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定,建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制模型,并且應(yīng)用于熱處理爐爐溫控制。本文闡述了爐溫控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和PID控制器的設(shè)計(jì)方法,給出了爐溫控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
2、。該溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用于熱處理爐的爐溫控制中,取得了較好的效果。關(guān)鍵詞:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);PID;虛擬儀器中圖分類號(hào):TP206文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AAbstract:The paper builds PID control model based on BP neutral network,which takes graphical language LabVIEW8.0by NI as development platform,connects virtual instrument with neutral network technology and set PID parameters with neu
3、tral network.Then we applicate the technology to temperature control system.This paper shows the hardware structure of temperature control system,the design method of PID controller and the software of this system.The application has shown that the system has good effects.Key words:Neural Network;PI
4、D;Virtual Instrument文章編號(hào):1008-0570(201008-1-0068-02引言熱處理爐是一種具有純滯后的大慣性、非線性系統(tǒng),升降溫調(diào)節(jié)較難。而熱處理工藝和溫度測(cè)量過(guò)程要求恒溫準(zhǔn)確且迅速。針對(duì)熱處理爐對(duì)恒溫穩(wěn)定性要求高的特性采取閉環(huán)控制。傳統(tǒng)的熱處理爐控制系統(tǒng)大多建立在一定的精確數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,然而熱處理爐的模型參數(shù)難以確定,故很難保證加熱工藝和測(cè)試的要求。在熱處理爐爐溫控制系統(tǒng)的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)不能達(dá)到較為理想的效果,而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性和學(xué)習(xí)能力、非線性映射能力、魯棒性和容錯(cuò)能力,適合于進(jìn)行PID控制器的設(shè)計(jì),為此,建立起了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID
5、溫度控制模型,開(kāi)發(fā)了熱處理爐爐溫控制系統(tǒng)。1系統(tǒng)組成熱處理爐爐溫控制系統(tǒng)由兩個(gè)模塊組成:硬件模塊、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID軟件控制模塊。熱處理爐爐溫采用鎧裝熱電偶來(lái)進(jìn)行檢測(cè),熱電偶輸出電信號(hào)在100mV以下,選用PCI數(shù)據(jù)采集卡配以信號(hào)調(diào)理模塊,將熱電偶輸出的微小電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)采集卡可識(shí)別的010V的信號(hào),有效的將外部硬件設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連,進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。由LabVIEW8.0軟件模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,根據(jù)系統(tǒng)的給定溫度和加熱爐內(nèi)實(shí)際溫度求出偏差,再利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制模塊控制系統(tǒng)的輸出,同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號(hào)給外部調(diào)功器,控制輸入給加熱爐的功率,從而改變爐內(nèi)的溫度,完成控制爐
6、溫的過(guò)程。2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制模型2.1網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)本文采用一種在線訓(xùn)練的方法,網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)測(cè)試中不斷在線學(xué)習(xí)。通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身的學(xué)習(xí),可以找到某一最優(yōu)控制下的PID參數(shù)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)部分組成:PID控制器:直接對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行閉環(huán)控制,三個(gè)參數(shù)為在線整定;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NN:根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù),以期達(dá)到某種性能指標(biāo)的最優(yōu)化,即使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出對(duì)應(yīng)于PID控制器的三個(gè)可調(diào)參數(shù),通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)、調(diào)整權(quán)系數(shù),從而使其穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)應(yīng)于某種最優(yōu)控制規(guī)律下的PID控制器參數(shù),即網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的調(diào)整也就是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)PID的參
7、數(shù)進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig1Structure of PID Control System Based on BP Neural Network2.2參數(shù)自學(xué)習(xí)PID控制器算法經(jīng)典的增量式數(shù)字PID的控制算式為(12.3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NN為一個(gè)三層BP網(wǎng)絡(luò),其結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig2Network Structure of BP Neural Network王巖:高級(jí)講師技術(shù)創(chuàng)新控制系統(tǒng)您的論文得到兩院院士關(guān)注BP 網(wǎng)絡(luò)有M 個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)、Q 個(gè)隱層節(jié)點(diǎn)、3個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)。輸入節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)所選的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)量,如系統(tǒng)不同時(shí)
8、刻的輸入量和輸出量等。輸出節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)PID 控制器的三個(gè)可調(diào)參數(shù)。由于不能為負(fù)值,所以輸出層神經(jīng)元的活化函數(shù)取非負(fù)的Sigmoid 函數(shù),而隱含層神經(jīng)元的活化函數(shù)可取正負(fù)對(duì)稱的Sigmoid 函數(shù)。由于不能為負(fù)值,所以輸出層神經(jīng)元的活化函數(shù)取非負(fù)的Sigmoid 函數(shù):(2而隱含層神經(jīng)元的活化函數(shù)可為正負(fù)對(duì)稱的Sigmoid 函數(shù):(3假設(shè)是輸出層的輸出,它們與相匹配,那么NN-PID 控制器的目的是使下式最小。(4依最速下降法修正網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)系數(shù),即按J 對(duì)加權(quán)系數(shù)的負(fù)梯度方向搜索調(diào)整,并附加一使搜索快速收斂全局極小的慣性項(xiàng),則有(5則(6由于未知,所以近似用符號(hào)函數(shù)取代,由此帶來(lái)計(jì)算不精確
9、的影響可以通過(guò)調(diào)整學(xué)習(xí)速率來(lái)補(bǔ)償。因此可得BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NN 輸出層的加權(quán)系數(shù)計(jì)算公式為(7依據(jù)上述推算辦法,可得隱含層加權(quán)系數(shù)的計(jì)算公式為(8式中與傳統(tǒng)的PID 控制器不同的是,參數(shù)Wi可以進(jìn)行在線修正。不斷調(diào)整Wi,從而使之達(dá)到最優(yōu)值W*,從而可以改善控制系統(tǒng)的控制性能。2.4BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 軟件編程LabVIEW 提供了MATLAB Script 節(jié)點(diǎn)。可以在MATLAB Script 節(jié)點(diǎn)中編輯MATLAB 程序,并在LabVIEW 環(huán)境下運(yùn)行。使兩者很好的結(jié)合在一起。采用LabVIEW 實(shí)現(xiàn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制算法的編程,其軟件流程如下:(1選定BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NN 的結(jié)構(gòu)
10、,即選定輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)M 和隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)Q,并給出各層權(quán)系數(shù)的初值,選定學(xué)習(xí)速率和平滑因子;(2采樣得到r(k和y(k,計(jì)算;(3對(duì)進(jìn)行歸一化處理,作為NN 的輸入;(4計(jì)算NN 的各層神經(jīng)元的輸入和輸出,NN 輸出層的輸出即為PID 控制器的三個(gè)可調(diào)參數(shù);(5根據(jù)式子(1,計(jì)算PID 控制器的控制輸出u(k,參與閉環(huán)控制和計(jì)算;(6根據(jù)性能指標(biāo)函數(shù)(8來(lái)計(jì)算誤差,若誤差滿足要求,則結(jié)束,否則繼續(xù);基于以上設(shè)計(jì),在實(shí)際工程應(yīng)用中,BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選4-5-3型,整個(gè)系統(tǒng)用LabVIEW8.0軟件編程,同時(shí)為了便于系統(tǒng)的調(diào)用,將此設(shè)計(jì)成子VI 的形式,其程序如圖3所示。圖3BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID
11、子VIFig 3Sub-VI of PID Based on BP Neural Network3仿真驗(yàn)證在完成軟件編程的基礎(chǔ)上,選取一個(gè)二階純滯后的被控對(duì)象,利用LabVIEW 進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。選取被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為:(9控制器中的加權(quán)系數(shù)采用BP 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法進(jìn)行自整定,加權(quán)系數(shù)初始矩陣區(qū)間為00.5。按照上面的算法用Lab -VIEW8.0編程,仿真圖形如圖4所示??梢?jiàn),系統(tǒng)響應(yīng)速度快,并且不用去湊試PID 參數(shù)。圖4BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 跟蹤曲線Fig 4Tracking Curve of PID Based on BP Neural Network 而對(duì)于常規(guī)PID,調(diào)整曲線如圖5
12、所示。圖5常規(guī)PID 仿真跟蹤曲線Fig 5Tracking Curve Based on Classical PID由此可見(jiàn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制器調(diào)節(jié)曲線中超調(diào)量、上升時(shí)間和調(diào)節(jié)時(shí)間明顯比常規(guī)PID 中的小,其調(diào)節(jié)控制能力優(yōu)于常規(guī)PID 。4結(jié)論該溫度控制系統(tǒng)采用LabVIEW8.0完成了整個(gè)系統(tǒng)的軟件編程,(下轉(zhuǎn)第195頁(yè)技術(shù)創(chuàng)新軟件天地您的論文得到兩院院士關(guān)注5結(jié)束語(yǔ)本文總結(jié)了JAVA 虛擬機(jī)的相關(guān)問(wèn)題,包括虛擬機(jī)算法的種類,虛擬機(jī)實(shí)時(shí)性和回收率。其中特別介紹了一種改進(jìn)的分代算法火車算法,并在開(kāi)源JVM SableVM 上實(shí)現(xiàn)了這一經(jīng)典算法。不同的Java 系統(tǒng)對(duì)虛擬機(jī)環(huán)境有不同的
13、要求。復(fù)制收集器回收率高,但是耗時(shí)長(zhǎng),沒(méi)有可控性;分代收集效率得到提高,但是可控性方面表現(xiàn)不如人意;火車算法降低回收率,提高了可控性,可以滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)的要求。目前沒(méi)有完美的虛擬機(jī)可以兼顧各方面性能要求,所以Java 程序在選擇虛擬機(jī)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,選擇最適宜的環(huán)境。本文創(chuàng)新點(diǎn):本文通過(guò)對(duì)開(kāi)源JAVA 虛擬機(jī)SableVM 的研究,分析了其原有的垃圾收集原理,并且利用火車收集算法,對(duì)其成熟對(duì)象管理方式進(jìn)行了改進(jìn),從而使SableVM 具備了實(shí)時(shí)的功能特性。參考文獻(xiàn)2SACHINDRAN N ,ELIOT J ,MOSS B.Mark -Copy :Fast Copying GC with Le
14、ss Space Overhead A.OOPSLA p03C.Anaheim,California ,USA.October 2003.3SRISA -AN W,CHANGJM,LO CD.Generational Schemes Improve the Garbage Collection Efficiency A.ISPASS 03C.Austin ,TX.April 2000.作者簡(jiǎn)介:何思淵(1981-,男,江蘇無(wú)錫人,江南大學(xué)工程碩士生,主要研究嵌入式系統(tǒng),實(shí)時(shí)系統(tǒng);柴志雷(1975-,男,山西新絳人,江南大學(xué)副教授,主要研究嵌入式及實(shí)時(shí)系統(tǒng);須文波(1946-,男,江蘇無(wú)錫人,江
15、南大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,主要研究人工智能、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、嵌入式操作系統(tǒng)。Biography:HE Si -yuan,Male,Jiangsu,Jiangnan University,Master,Chiefly research:Embedded System and Real -time System.(214122無(wú)錫江南大學(xué)信息工程學(xué)院何思淵柴志雷須文波(College of Information,Jiangnan University,Wuxi 214122,ChinaHE Si-yuan CHAI Zhi-lei XU Wen-bo通訊地址:(214122無(wú)錫江南大學(xué)蠡湖家園29
16、號(hào)601室何思淵(上接第69頁(yè)實(shí)現(xiàn)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID 智能算法,并且用于熱處理爐加熱有效區(qū)測(cè)試的溫度控制,現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果表明采用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制的熱處理爐爐溫控制系統(tǒng)具有升溫超調(diào)量小、恒溫速度快、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn),得到了較理想的控制效果。本文所介紹的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制器也可以推廣到其它設(shè)備的溫度測(cè)控中。本文作者創(chuàng)新點(diǎn):提出了基于BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制的熱處理爐爐溫控制系統(tǒng),給出了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),并將系統(tǒng)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng),結(jié)果表明完全適應(yīng)工業(yè)要求。在熱處理爐爐溫測(cè)試方面有很大的應(yīng)用前景。項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益20萬(wàn)元。參考文獻(xiàn)2高聰杰,李松巖,徐赫.基于LabVIEW 的信號(hào)輸出與數(shù)
17、據(jù)采集系統(tǒng)J.微計(jì)算機(jī)信息,2008,7-1:135-136.3楊樂(lè)平.LabVIEW 程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,2005。4范文兵,李亞萍,丁國(guó)忠.基于LabVIEW 聚酯培訓(xùn)模型的仿真與分析J.微計(jì)算機(jī)信息,2008,1-1:195-197.5何新霞.基于Labview 虛擬對(duì)象的PLC 控制實(shí)現(xiàn)J.微計(jì)算機(jī)信息,2007,2-1:23-25.作者簡(jiǎn)介:王巖(1970-,男(漢族,山東泰安人,山東省對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易職業(yè)中專學(xué)校高級(jí)講師,主要從事計(jì)算機(jī)教學(xué)和研究工作。Biography:WANG Yan (1970-,Male (Han ethnic,Taian in ShanDo
18、ng Province,ShanDong Foreign Trade and Economical Secondary Technology School,Advanced Lecturer,Research in computer.(271000山東泰安山東省對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易職業(yè)中專學(xué)校王巖(271016山東泰安泰山醫(yī)學(xué)院信息工程學(xué)院陸強(qiáng)通訊地址:(271000山東省泰安市迎賓大道120號(hào)山東省對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易職業(yè)中專學(xué)校王巖(上接第136頁(yè)Timer Granularity 與Slow-start Threshold 的取值需要視具體情況而定。本文創(chuàng)新點(diǎn):1利用NS2軟件仿真TCP 的性能;2對(duì)影響TCP 性能的因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析。參考文獻(xiàn)1W.Richard Stevens.TCP/IP 詳解卷1:協(xié)議M.機(jī)械工業(yè)出版社.2000,1:107-110
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025至2030年中國(guó)PVC防水膠帶數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)研究報(bào)告
- 2025年蒸汽快速熱水器項(xiàng)目可行性研究報(bào)告
- 2025年管式雙色液位計(jì)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告
- 2025年熱收縮膠帶項(xiàng)目可行性研究報(bào)告
- 2025年中國(guó)PE樹(shù)脂市場(chǎng)調(diào)查研究報(bào)告
- 2025年干燥機(jī)組項(xiàng)目可行性研究報(bào)告
- 2025年沖剪項(xiàng)目可行性研究報(bào)告
- 2025至2030年鴕鳥(niǎo)蛋工藝品項(xiàng)目投資價(jià)值分析報(bào)告
- 2025至2030年鋁合金眼鏡盒項(xiàng)目投資價(jià)值分析報(bào)告
- 2025至2030年純鈦手鏈項(xiàng)目投資價(jià)值分析報(bào)告
- 幼兒園員工手冊(cè)與規(guī)章制度
- 社團(tuán)活動(dòng)經(jīng)費(fèi)預(yù)算申請(qǐng)表
- 經(jīng)營(yíng)范圍登記規(guī)范表述目錄(試行)(V1.0.2版)
- 2023年山東省威海市中考物理真題(附答案詳解)
- 第八講 發(fā)展全過(guò)程人民民主PPT習(xí)概論2023優(yōu)化版教學(xué)課件
- 王崧舟:學(xué)習(xí)任務(wù)群與課堂教學(xué)變革 2022版新課程標(biāo)準(zhǔn)解讀解析資料 57
- 招投標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目經(jīng)理答辯(完整版)資料
- 運(yùn)動(dòng)競(jìng)賽學(xué)課件
- 2022年上海市初中畢業(yè)數(shù)學(xué)課程終結(jié)性評(píng)價(jià)指南
- 高考作文備考-議論文對(duì)比論證 課件14張
- 新華師大版七年級(jí)下冊(cè)初中數(shù)學(xué) 7.4 實(shí)踐與探索課時(shí)練(課后作業(yè)設(shè)計(jì))
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論