基于智能PID控制器实现电加热炉控制系统的设计

作者:优发官网发布日期:2020-12-07 17:46

  BP算法是在导师指导下,适合于多层神经元网络的一种学习,它是建立在梯度下降法的基础上的。理论证明,含有一个隐含层的BP网络可以实现以任意精度近似任何连续非线性函数。

  BP神经网络结构如图1所示,由三层(输人层、隐含层、输出层)网络组成,使输出层的神经元状态对应PID控制器的三个可调参数Kp、Ki、Kd。通过神经网络的自学习、加权系数调整使神经网络输出对应于某种最优控制律下的PID控制器参数。

  基于BP(Baekpropgation)网络的PID控制系统结构如图2所示,控制器由常规的PID控制器和神经网络两部分组成,常规PID控制器直接对被控对象进行闭环控制,并且其控制参数为Kp、Ki、Kd在线调整方式;神经网络根据系统的运行状态,调节PID控制器的参数,以期达到某种性能指标的最优化,使输出层神经元的输出对应于PID控制器的三个可调参数Kp、Ki、Kd。通过神经网络的自学习、加权系数的调整,使神经网络输出对应于某种最优控制规律下的PID控制器参数。

  基本BP神经网络主要存在以下两个缺陷:其一,传统BP网络是一个非线形优化问题,不可避免的存在局部极小问题。网络的权值和阀值沿局部改善的方向不断修正,力图达到使误差函数 最小化的全局解,但实际上常得到的是局部最优点;其二,学习过程中,误差函数下降慢,学习速度缓,易出现一个长时间的误差坦区,即出现平台。

  目前已有不少人对此提出改进的方法。如在修改权值中加入“动量项”,采用Catchy误差估计器代替传统的LMS误差估计器等。本文在此探讨通过变

  换梯度来加快网络训练的收敛速度的共轭梯度算法,利用这种算法改善收敛速度与收敛性能。改进共轭梯度算法在不增加算法复杂性的前提下可以提高收敛速度,并且可以沿共轭方向达到全局最优即全局极值点。它要求在算法进行过程中采用线性搜索,本文采用Fletcher-Reeves线性搜索方法,以保证算法的收敛速度。

  由于电加热炉是温度参数的定值控制,且存在干扰和对象参数变化的情况,为验证改进BP神经网络PID控制的效果,分别对其跟踪设定值特性、及适应对象参数变化的能力进行仿真研究,并与基于传统BP神经网络PID控制器的控制效果进行比较分析。图3为单位阶跃响应曲线为过程对象单位阶跃响应曲线是在控制器参数不变的情况下改变对象G(S)参数的仿真结果。(注:以下各图中实线或“I”均表示改进BP神经网络PID控制结果,虚线、点线或“T”表传统BP神经网络PID控制器的控制结果;A、B、C分别表示G(S)三种参数变化了的模型)

  从仿真结果看,改进BP神经网络PID控制器比传统BP神经网络PID控制器在控制性能上有了一定程度的提高,尤其是在系统稳定时间和抗干扰性方面的优化较为明显。这主要是因为在BP算法中采用了改进共轭梯度法,加快了BP算法的收敛速度,从而保证了系统稳定时间较短,又具有较好的泛化能力,因此,具有较强的抗干扰和适应参数变化的能力

  改进共轭梯度BP算法在不增加算法复杂度的情况下,通过梯度的共轭方向来寻求网络的全局最优值,从而避免网络陷入局部极小值。本文将其替代传统的BP算法构造智能PID控制器,并进行了以电加热炉为模型的控制系统仿真。结果表明,这种改进算法能够有效提高网络的训练速度,改善网络的收敛性能,避免网络陷入局部极小值,取得了良好的控制性能。

  主题简介:本次直播主要讲解四轴机器人控制器基本原理及组成。四轴机器人的核心技术内嵌人工智能算法的工业级运动控制技术和伺服

  对于伺服系统,相电流采样精度直接影响整个伺服系统的性能。因此采样电路和保护电路都是围绕电流环内的电流....

  舌簧继电器是一种电子控制器件,通常应用于自动控制电路中。它是利用密封在管内,具有触点簧片和衔铁磁路双....

  可拓控制方法是将可拓集合论的研究事物的转化关系理论与方法应用到控制问题研究上,通过将不合格范围内的控....

  在WLAN通信中,为了使接收机具有高灵敏度,能确保可靠地接收输入的微弱信号或过大信号,接收机设置了自....

  目前市场上有很多种数据采集设备可用于在PC上记录数据,如NationalInstrument的Lab....

  在分布式系统中,多机相互通信是比较常见的一种方式,而通信的关键不仅是能够传输数据,更重要的是能够准确....

  水下电弧有着广泛的用途,其中应用之一是水下制取“电弧气”。制造电弧气的一个关键要素就是保持电弧电压的....

  信号系统与屏蔽门系统接口硬线若PSD打开,轨旁ATP会生成一个安全停车点让列车不能进入相应车站的站台。在情况1....

  高速数据实时存储功能的实现,是本设备研制的核心。由于记录数据最终要送到计算机进行后续处理,同时考虑设....

  随着全自动绣花机的不断发展,机械方面的改进对机器的性能改善已经没有太大的效果。因而,控制系统就成为了....

  利用模糊控制规则在线对PID控制器进行参数修整,便构成参数模糊自整定PID控制器,其工作过程为:首先....

  通过设置在风管里的温湿度一体传感器检测回风温度,并将所测得的温度信号送到PLC的模拟输入端。PLC将....

  该控制器以电动一液压相结合的复合式注塑机为控制对象,它是集机-电-液于一体的典型系统。它主要由液压油....

  集中供暖已经是目前热力系统的必然趋势,但由于技术问题,影响了集中供热优越性的充分发挥。主要反映在:系....

  齿轮箱加载实验是齿轮箱出厂前保证产品质量的必备工序,即保持齿轮箱油温高温下(100℃)使齿轮箱带负荷....

  我正在开一个新帖子,因为我认为旧的已经完成了工作,并且指出了以太网控制器的方向。我熟悉UART通信,并在几个pi...

  系统由单片机构成主控部分,进行主要的信息处理,接收外部操作指令形成各种控制信号,并完成各种信息的记录....

  因为中心站交会计算后可能出现野值,交会计算的基础是两个测量设备同时看到目标,并不是任意位置都可交会计....

  单线接口参考设计可用于串行协议应用,如I2C和SPI总线。它在控制器和电路板上的低成本组件(如温度传感器)之...

  铁路运输消耗能源巨大,铁路行业节能任务艰巨。如何使铁路列车更节能具有重要意义。基于预测控制理论的机车....

  你好,我正在尝试在PIC32MZ2048ECH144设备上实现一个低成本的无控制器系统,外部存储EBI总线。通过查看协调...

  Windows等操作系统与嵌入式系统中常用的RTOS的主要区别,在于对外部事件的响应时间。Windo....

  您好,我使用PIC16LF178D控制器作为应用程序。我的要求如下:1。需要闪动自定义引导加载程序(它应该选择基于某...

  工业现场中大部分的控制系统的控制器是PID控制器,其PID参数的整定需要一定的控制理论知识和丰富的经....

  模糊自整定PID是在PID算法的基础上,通过计算当前系统误差e和误差变化ec,利用模糊规则进行模糊推....

  加药装置包括储药罐、计量泵、搅拌器、液位开关、控制箱及附件等,在实际系统中可根据用户要求调整配置,以....

  摘要:小区电瓶车充电难的问题在小区里时常存在,本项目设计一个电动自行车智能充电平台控制系统,够解决当....

  中控锁全称是中央控制门锁,是一种汽车的配件,使用该锁可不用把钥匙键插入锁孔中就可以远距离开门和锁门,....

  我试着用MCC写一个阀门控制器的应用程序。还没有确定使用的最终设备,但是我考虑了1574或1575(不确定我需要多少代...

  媒体将2019年称为USB-C实现关键应用的一年,这意味着消费者可能更容易遇到劣质充电器,这些充电器....

  曾经玩过一种当你偏离赛道时手柄发出震动警示的电视赛车游戏吗?如果玩过,你便已经对触觉界面有了感观的认....

  UCC2891x系列为采用调频+调幅混合控制的flyback控制器,集成了700V MOSFET,支....

  目前,我国对大型锅炉的给水与蒸汽质量指标要求十分严格,因而需要对炉水品质连续监控。测量pH值大多采用....

  大家好, 我在使用MIG控制器实现DDR3时遇到以下错误 工具:ISE 13.4 设备:virtex 6 警告:ParHelper...

  我的设备是电池供电的。因为没有电源,所以省电对我来说非常重要。附图说明。我正在使用pic16f1787控制器。我试着把控...

  为响应汽车领域的客户需求,富士通早在2017年就推出了适用于车载应用的FRAM产品“MB85RS25....

  内控和外控两种。内控就是不用外接控制器,设计人员把控制系统设计在冼墙灯里面,程度效果是不能改变的。外....

  尽管数字信号处理器(DSP)的性能越来越强,基于DSP嵌入式系统的功能也越来越多,但对于实时性、容错....

  相反,我们看到了控制器的一些新方面。一幅图像显示了前部纹理化的橡胶握把。以前,Xbox Elite控....

  4月24日消息,国产制造商兆芯正式发布开先KX-U6780A x86处理器,该产品采用16nm CM....

  本次设计的温度测控系统采用MCS-51系列单片机中的STC89C58作为微处理器,使用集成温度传感器AD-590采集温度信...

  就巡线机器人的运动控制系统中的保护及定位系统而言,其本质是根据传感器信号给出相应的电机控制信号。也就....

  智能功率控制涉及如下基本要求:提供系统所需的所有电压;控制每个器件的上电顺序,维持系统的完整性,防止....

  向CAN控制器发送了一个不同波特率的帧,CAN控制器的接收错误计数器怎么就变成0x80了?而且以后再发送不同波特率...


优发官网

上一篇:膜分离制氮设备 提纯分离设备 萃取有机溶剂

下一篇:增强石墨金属垫片多少钱