氣墊式流漿箱神經(jīng)網(wǎng)絡PID解耦控制器的設計與仿真.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)絡恰好可以彌補傳統(tǒng)解耦方法的缺陷，它的可訓練性和結(jié)構(gòu)的通

2、用性，使其具有自適應能力，滿足解耦要求，可構(gòu)成基于神經(jīng)網(wǎng)絡的解耦，并得到越來越多的應用。 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，指出在我國目前應用較廣泛的氣墊式流漿箱是一個具有嚴重耦合的時變、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)絡的基礎知識。首先簡述了神經(jīng)

3、網(wǎng)絡的發(fā)展過程和其應用及研究方向，然后結(jié)合本論文的研究，重點介紹了BP網(wǎng)絡，并對其結(jié)構(gòu)和誤差反向傳播算法進行了詳細的闡述。 3.對基于PID型神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應控制進行了介紹。先是簡述了自適應控制方面的一些基礎知識，然后對自適應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)絡控制器。 4.對多變量系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡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)絡的解耦和控制

4、問題。在對基于神經(jīng)網(wǎng)絡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)和其學習算法分析。最后指出該種PID神經(jīng)元網(wǎng)絡可以完成系統(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)絡應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