基于DeviceNet总线的双容神经网络解耦控制系统研究

论文摘要

现代复杂工业生产过程中,受控对象之间的耦合问题是普遍存在的一种现象,因此研究MIMO系统的解耦控制策略,并把它们用于过程控制,对于提高生产效益和保障安全运行都具有很重要的现实意义。本文主要进行了基于神经网络的解耦控制研究。针对罗克韦尔实验室中的双容液位对象强耦合的特点,将模糊自适应PID控制控制和神经网络引入控制系统的设计中。提出了一种神经网络在线解耦算法并用神经网络对双容液位系统进行建模,该算法结合了基于模糊算法的参数自适应PID控制算法和分散解耦算法,将该算法用于双溶液位控制系统的设计中,用来实现对被控对象的解耦控制。通过对设计方案的仿真研究和现场实时控制,结果表明:该设计方案具有良好的解耦效果;控制系统的调节品质令人满意。通过仿真和试验现场实时控制,比较得到:基于模糊算法的参数自适应PID控制比传统PID控制方案的控制水平有明显的提高,加神经网络解耦之后比未加神经网络解耦之前,控制水平有明显的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 国内外发展状况
• 1.2 论文的主要工作
• 第二章 基于现场总线的双容解耦对象分析
• 2.1 现场总线基础
• 2.1.1 现场总线概况
• 2.1.2 主要现场总线
• 2.1.3 Rockwell Automation 的自动化网络体系
• 2.2 双容液位控制系统
• 2.2.1 双容水箱液位控制实验仪实物系统装置介绍
• 2.2.2 双容水箱液位系统的数学模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 用神经网络对双容对象建模
• 3.1 神经网络基础
• 3.1.1 神经网络技术的发展概况
• 3.1.2 BP 神经网络
• 3.2 双容对象的神经网络模型
• 3.2.1 反向传播网络（BP）及BP 算法
• 3.2.2 双容液位控制系统的BP 神经网络模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 神经网络解耦控制的MATLAB 仿真
• 4.1 模糊自适应整定PID 控制算法
• 4.1.1 模糊自适应整定PID 控制原理
• 4.1.2 模糊自适应整定PID 控制器的设计
• 4.2 神经网络解耦器的设计
• 4.2.1 分散解耦器的结构
• 4.2.2 分散解耦器的训练及仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 实现MATLAB 与现场总线的数据交换
• 5.1 MATLAB 仿真软件综述
• 5.1.1 MATLAB 介绍
• 5.1.2 MATLAB 仿真工具SIMULINK
• 5.1.3 几种常用的电力电子仿真软件的特点比较
• 5.1.4 神经网络工具箱的功能、特点及应用
• 5.2 MATLAB 和现场总线的数据交换
• 5.2.1 OPC 技术简介
• 5.2.2 利用OPC 技术实现MATLAB 和现场总线的数据交换
• 5.3 本章小结
• 第六章 MATLAB 对双容对象的实时控制
• 6.1 在simulink 环境下搭建实时控制系统
• 6.1.1 模糊自适应PID 控制器的搭建
• 6.1.2 双容解耦控制系统的搭建
• 6.2 控制结果与分析
• 6.2.1 解耦前双容液位控制系统的响应曲线
• 6.2.2 解耦后双容液位控制系统的响应曲线
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢