氣墊式流漿箱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID解耦控制器的設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、在大多數(shù)多輸入多輸出控制系統(tǒng)中往往存在有一定程度的耦合作用，一個(gè)輸入信號(hào)變化會(huì)使多個(gè)輸出量發(fā)生變化，每個(gè)輸出也不只受到一個(gè)輸入的影響，這就增加了控制的復(fù)雜程度。對(duì)多輸入多輸出系統(tǒng)進(jìn)行控制就是要使系統(tǒng)的每個(gè)被控變量只按其給定值變化，使其不受或少受其它給定值的影響，并且具備較好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，即實(shí)現(xiàn)解耦控制。傳統(tǒng)解耦控制器可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)解耦控制，但還有很多不足之處。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)恰好可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)解耦方法的缺陷，它的可訓(xùn)練性和結(jié)構(gòu)的通

2、用性，使其具有自適應(yīng)能力，滿(mǎn)足解耦要求，可構(gòu)成基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的解耦，并得到越來(lái)越多的應(yīng)用。 本文就是圍繞造紙過(guò)程中對(duì)氣墊式流漿箱的解耦控制問(wèn)題而展開(kāi)的。本文所做的主要工作和成果包括以下幾個(gè)方面： 1.對(duì)流漿箱進(jìn)行了概述。簡(jiǎn)要介紹了流漿箱的作用和發(fā)展過(guò)程，指出在我國(guó)目前應(yīng)用較廣泛的氣墊式流漿箱是一個(gè)具有嚴(yán)重耦合的時(shí)變、非線(xiàn)性多變量系統(tǒng)，從而提出了對(duì)其進(jìn)行解耦控制的必要性。 2.介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)。首先簡(jiǎn)述了神經(jīng)

3、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程和其應(yīng)用及研究方向，然后結(jié)合本論文的研究，重點(diǎn)介紹了BP網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和誤差反向傳播算法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。 3.對(duì)基于PID型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制進(jìn)行了介紹。先是簡(jiǎn)述了自適應(yīng)控制方面的一些基礎(chǔ)知識(shí)，然后對(duì)自適應(yīng)PID控制方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的原理介紹。最后介紹了PID型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。 4.對(duì)多變量系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID解耦控制器進(jìn)行了分析和研究。首先簡(jiǎn)介了傳統(tǒng)解耦方法及其不足之處，引出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的解耦和控制

4、問(wèn)題。在對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四種解耦控制方案進(jìn)行介紹以后，提出本論文采用方案是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和控制器相結(jié)合的方式。然后重點(diǎn)分析了該P(yáng)ID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)強(qiáng)耦合系統(tǒng)的解耦控制問(wèn)題，包括解耦控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和其學(xué)習(xí)算法分析。最后指出該種PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)可以完成系統(tǒng)的解耦控制工作，使強(qiáng)耦合系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。 5.對(duì)氣墊式流漿箱進(jìn)行了系統(tǒng)分析。先是采用實(shí)驗(yàn)法和機(jī)理法相結(jié)合的方法得到了廣義氣墊式流漿箱的數(shù)學(xué)模型一傳遞函數(shù)，可知該系統(tǒng)是強(qiáng)耦合系統(tǒng)

5、，要采取必要的解耦措施。最后對(duì)氣墊式流漿箱系統(tǒng)的幾種控制方案進(jìn)行了分析和選擇。 6.將PID型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于氣墊式流漿箱系統(tǒng)中，對(duì)其進(jìn)行總壓和漿位的解耦控制。詳細(xì)闡述了該解耦控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計(jì)算方法。最后，利用MATLAB對(duì)本文提出的控制方案進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果不僅表明該控制方案是切實(shí)可行的，而且取得了良好的控制效果，系統(tǒng)具有超調(diào)量小，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 總之，本文的研究為氣墊式流漿箱的控制提供了一種思路，通過(guò)仿真證