中间仓储式球磨机制粉系统智能控制方法研究

摘要

本文针对中储式钢球磨煤机制粉系统的多变量、强耦合、大惯性、非线性和时变性等特点，在对系统的动态特性进行了较为全面分析的基础上，设计了多个控制系统。首先，为了便于控制算法间的比较和分析，本文设计了常规的PID控制和基于静态逆矩阵解耦的PID控制系统；其次，由于常规的控制方法很难达到较好的控制效果，设计了一些智能改进型PID控制方法，包括基于单神经元网络的PID智能控制、基于BP神经网络整定的PID控制、基于遗传算法整定的PID控制和基于PSO算法整定的PID控制系统；最后，针对单一控制方法的不足，本文设计了基于模糊RBF神经网络的PID控制系统，该控制系统采用的是模糊控制和RBF神经网络控制相结合的办法来实现，能吸收两种控制方法的优点，具有很好的控制品质。针对上述各种控制算法，本文根据球磨机制粉系统的数学模型，利用Java语言编制了相应的仿真程序和控制算法程序进行仿真研究。仿真结果表明，经过改进后的PID控制方法的控制性能要好于常规的PID控制方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

1.1 课题的来源

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 球磨机制粉系统控制现状与发展

1.3.1 球磨机制粉系统的常规解耦控制

1.3.2 球磨机制粉系统的基于多变量频域理论的INA设计方法

1.3.3 球磨机制粉系统的自寻优控制

1.3.4 球磨机制粉系统的模糊控制

1.3.5 球磨机制粉系统的预测控制

1.3.6 球磨机制粉系统的神经网络控制

1.3.7 球磨机制粉系统的混合/集成控制

1.4 本论文的主要工作

1.5 本章小结

第二章球磨机制粉系统的工作原理、数学模型及特性分析

2.1 球磨机制粉系统的工作原理

2.1.1 球磨机制粉系统的结构和工作过程

2.1.2 影响磨煤机出力的因素

2.1.3 球磨机制粉系统的任务

2.2 球磨机制粉系统的数学模型

2.2.1 由球磨机进出口质量平衡方程求磨内存煤量变化

2.2.2 由球磨机进出口能量平衡方程求磨出口温度变化

2.2.3 由球磨机压差-流量方程求磨入口负压值

2.2.4 中储式钢球磨煤机制粉系统的数学模型表示

2.3 球磨机制粉系统的特性分析

2.3.1 热风量对球磨机出口温度的影响

2.3.2 再循环风量对球磨机出口温度的影响

2.3.3 给煤量对球磨机出口温度的影响

2.3.4 热风量对球磨机入口负压的影响

2.3.5 再循环风量对球磨机入口负压的影响

2.3.6 给煤量对球磨机入口负压的影响

2.3.7 热风量对球磨机负荷的影响

2.3.8 再循环风量对球磨机负荷的影响

2.3.9 给煤量对球磨机负荷的影响

2.4 球磨机制粉系统的控制要求及控制难点

2.4.1 球磨机制粉系统的控制要求

2.4.2 球磨机制粉系统的控制难点

2.5 本章小结

第三章球磨机制粉系统智能控制仿真系统软件介绍

3.1 概述

3.2 本软件的主要功能及主要技术特点

3.2.1 本软件的主要功能

3.2.2 本软件的主要技术特点

3.3 本仿真软件界面预览

3.4 本章小结

第四章球磨机制粉系统的常规PID控制及PID解耦控制

4.1 球磨机制粉系统的常规PID控制

4.1.1 模拟PID控制算法

4.1.2 数字PID控制算法

4.1.3 球磨机制粉系统的常规PID控制系统设计

4.1.4 球磨机制粉系统的常规PID控制系统仿真结果

4.2 基于静态逆矩阵解耦的球磨机制粉系统PID控制

4.2.1 多变量耦合系统解耦方法概述

4.2.2 基于静态逆矩阵解耦的球磨机PID控制系统设计

4.2.3 基于静态逆矩阵解耦的球磨机PID控制系统仿真结果

4.3 本章小结

第五章球磨机制粉系统的智能改进型PID控制

5.1 球磨机制粉系统的基于单神经元网络的PID智能控制

5.1.1 神经网络控制原理

5.1.2 基于单神经元网络的自适应PID控制原理

5.1.3 球磨机制粉系统的基于单神经元网络的PID控制系统设计

5.1.4 球磨机制粉系统的基于单神经元网络的PID控制系统仿真结果

5.2 球磨机制粉系统的基于BP神经网络的PID控制

5.2.1 基于BP神经网络的PID整定原理

5.2.2 球磨机制粉系统的基于BP神经网络的PID控制系统设计

5.2.3 球磨机制粉系统的基于BP神经网络的PID控制系统仿真结果

5.3 球磨机制粉系统的基于遗传算法整定的PID控制

5.3.1 遗传算法的基本原理

5.3.2 基于遗传算法的PID整定原理

5.3.3 球磨机制粉系统的基于遗传算法整定的PID控制系统仿真结果

5.4 球磨机制粉系统的基于PSO算法整定的PID控制

5.4.1 PSO优化算法的基本原理

5.4.2 基于PSO优化算法的PID整定原理

5.4.3 球磨机制粉系统的基于PSO算法整定的PID控制系统仿真结果

5.5 本章小结

第六章球磨机制粉系统的基于模糊RBF神经网络的PID控制

6.1 RBF神经网络和模糊神经网络基础

6.1.1 RBF神经网络基础

6.1.2 模糊神经网络基础

6.2 基于模糊RBF神经网络整定的PID控制原理

6.2.1 模糊RBF神经网络结构

6.2.2 模糊RBF神经网络的学习算法

6.2.3 基于模糊RBF神经网络整定的PID控制结构

6.3 基于模糊RBF神经网络PID控制系统设计及仿真

6.3.1 球磨机制粉系统的基于模糊RBF神经网络PID控制系统设计

6.3.2 球磨机制粉系统的基于模糊RBF神经网络PID控制系统仿真结果

6.4 本章小结

第七章总结和展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所做的项目

致谢