高级神经网络算法在计算机监控系统中的研究与应用

摘要

文章首先介绍了课题意义及研究背景，分析了目前工业监控系统中组态软件的应用情况，总结了其优缺点。其中主要介绍了一款目前应用比较广泛的全中文组态监控软件MCGS，详细分析了其操作简单、高效、快捷的优点，也指出了其控制算法简单，只能应用简单的PID算法，鲁棒性不强的不足。然后介绍了现在比较成熟，可以应用于实际控制过程的高级算法，提出了对MCGS组态软件进行二次开发的设想。 接下来文章详细介绍了PID控制算法以及BP神经网络算法的理论基础，分析了各自控制的优缺点；并重点分析了BP神经网络整定PID控制算法的基本原理、工作流程，在Matlab中编写控制算法，设计了BP神经网络整定PID控制器。 然后详细讨论了基于MATLAB与MCGS的神经网络高级算法在过程控制中应用的全过程。对系统应用中的重点、难点做了详细的分析说明，比如算法的嵌入和实时数据的采集等等。讨论了MAT[.AB与外部编程接口的问题：分析总结了目前已有的各种方法，然后利用COM技术实现了MATLAB的外部调用。详细介绍了在Visual Basic中对MCGS四个接口进行编程，即编写MCGS控制策略的过程并调试成功。 文章最后讲述了在组态软件中的实际应用：自行编写的控制策略在组态软件中的挂接和实际控制效果。从运行速度、控制效果、可靠性、软硬件要求等方面分析了系统的实用性。 总之，文章完成了以MCGS为应用平台，利用MATLAB作为数学分析、数据处理、算法开发工具，并通过VB实现了二者的结合。在实验室环境下建立了一个智能控制系统，既发挥出了组态软件快速开发应用程序的优势，又利用了MATI.AB在算法开发中的长处，使控制算法不再局限于简单PID控制或单纯的硬件控制。把高级算法引入组态软件，使组态软件的性能得到了明显的改善，同时也使得高级算法的应用更加普及。 实验结果表明，本系统开发方案切实可行，具有开发周期短、控制稳定和控制算法先进等特点。在控制系统建立、二次开发上具有较大优势。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题意义与研究背景

1.2本文的主要工作

1.3本章小结

第二章 MCGS组态软件及其可扩充性

2.1 MCGS组态软件

2.1.1 MCGS的简介

2.1.2 MCGS应用系统的构成

2.2 MCGS组态软件的可扩充性

2.2.1 MCGS组态软件的高级开发

2.2.2开发MCGS功能构件

2.3本章小结

第三章 BP神经网络整定PID策略的开发设计

3.1神经网络控制的基本思想

3.1.1人工神经元模型

3.1.2神经网络的结构及学习方法

3.1.3传统控制系统与神经网络控制系统的比较

3.2反向传播(BP)学习算法

3.2.1 BP学习算法的原理

3.2.2 BP学习算法的步骤

3.2.3改进BP算法收敛速度

3.3 BP神经网络整定PID控制算法设计、实现

3.3.1基于BP神经网络的PID整定原理

3.3.2 BP神经网络整定PID控制算法设计、实现

3.4本章小结

第四章 MCGS高级构件的开发与应用

4.1 MATLAB算法调用技术分析

4.1.1 MATLAB调用方法汇总

4.1.2在MATLAB中生成COM组件

4.2 BP神经网络整定PID控制策略

4.2.1生成程序框架

4.2.2利用COM组件实现与MATLAB的实时数据交换、处理

4.2.3新建策略在MCGS中的挂接与实际应用

4.3本章小结

第五章结束语

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢