基于神经网络的PID算法在加热炉温度控制中的应用研究

摘要

本文以上海第三钢铁厂连续式加热炉的控制系统设计为背景,首先介绍了加热炉计算机控制的发展现状以及连续式加热炉控制功能设计要求;其次,在对加热炉控制系统的主要研究内容进行分析的基础上,介绍了主要的功能设计;然后,对加热炉温度变化的具有时变性的、多扰动的非线性随机过程进行了分析.着重研究了神经网络与PID控制融合的可行性,提出了一种复合式控制方案—基于神经网络的PID控制算法,并将此算法在动、静态特性、鲁棒性和抗干扰特性方面与PID控制进行了仿真比较.仿真结果表明,本文所采用的算法能获得较强的鲁棒性、抗干扰性和满意的控制品质;本文的最后对上钢三厂的DCS控制系统的结构、所使用的Genesis32和T103单元产品、上位机画面、下位机的程序都分别加以阐述.

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第一章概述

1.1连续式加热炉简介

1.2加热炉计算机控制的发展

1.2.1加热炉控制技术的理论研究状况

1.2.2加热炉控制技术的工程应用现状

1.2.3加热炉控制技术的展望

1.3本文的主要工作

第二章控制系统的功能设计与难点分析

2.1引言

2.2温度的控制方法

2.2.1燃烧控制的基本原理

2.2.2温度的双交叉限幅控制

2.2.3双交叉限幅控制的原理

2.3压力的控制方法

2.3.1炉膛压力的控制

2.3.2供风压力和蒸汽压力的控制

2.4加热炉控制难点

2.4.1被控对象特性

2.4.2加热炉自动控制难点

2.5控制策略的选取

第三章温度控制算法研究

3.1加热炉炉温控制策略研究状况

3.2 PID控制的基本原理

3.3神经网络控制的基本原理

3.4控制策略的提出

3.5控制方案设计

3.5.1 PID控制器

3.5.2 BP神经网络

3.5.3控制对象

3.5.4控制算法

第四章控制算法的仿真研究

4.1仿真模型

4.2仿真研究

4.3仿真结论

第五章计算机控制系统功能的实现

5.1控制系统结构

5.2控制系统的硬件组成及软件组态

5.2.1系统硬件组成

5.2.2监控软件6ENESIS32

5.2.3组态软件LINtools2000

5.3控制系统的程序设计

5.3.1上位机监控系统的程序设计

5.3.2下位机控制程序的程序设计

第六章结论

参考文献

致射