氣墊式流漿箱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID解耦控制器的設(shè)計與仿真.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，一個輸入信號變化會使多個輸出量發(fā)生變化，每個輸出也不只受到一個輸入的影響，這就增加了控制的復(fù)雜程度。對多輸入多輸出系統(tǒng)進行控制就是要使系統(tǒng)的每個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，并且具備較好的動態(tài)和靜態(tài)性能，即實現(xiàn)解耦控制。傳統(tǒng)解耦控制器可以在一定程度上實現(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，并得到越來越多的應(yīng)用。 本文就是圍繞造紙過程中對氣墊式流漿箱的解耦控制問題而展開的。本文所做的主要工作和成果包括以下幾個方面： 1.對流漿箱進行了概述。簡要介紹了流漿箱的作用和發(fā)展過程，指出在我國目前應(yīng)用較廣泛的氣墊式流漿箱是一個具有嚴(yán)重耦合的時變、非線性多變量系統(tǒng)，從而提出了對其進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。首先簡述了神經(jīng)

3、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程和其應(yīng)用及研究方向，然后結(jié)合本論文的研究，重點介紹了BP網(wǎng)絡(luò)，并對其結(jié)構(gòu)和誤差反向傳播算法進行了詳細(xì)的闡述。 3.對基于PID型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制進行了介紹。先是簡述了自適應(yīng)控制方面的一些基礎(chǔ)知識，然后對自適應(yīng)PID控制方法進行了簡單的原理介紹。最后介紹了PID型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。 4.對多變量系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID解耦控制器進行了分析和研究。首先簡介了傳統(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、問題。在對基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四種解耦控制方案進行介紹以后，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。然后重點分析了該PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對強耦合系統(tǒng)的解耦控制問題，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，使強耦合系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和靜態(tài)性能。 5.對氣墊式流漿箱進行了系統(tǒng)分析。先是采用實驗法和機理法相結(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)是強耦合系統(tǒng)

5、，要采取必要的解耦措施。最后對氣墊式流漿箱系統(tǒng)的幾種控制方案進行了分析和選擇。 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，對其進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)和計算方法。最后，利用MATLAB對本文提出的控制方案進行仿真，仿真結(jié)果不僅表明該控制方案是切實可行的，而且取得了良好的控制效果，系統(tǒng)具有超調(diào)量小，抗干擾能力強等優(yōu)點。 總之，本文的研究為氣墊式流漿箱的控制提供了一種思路，通過仿真證