基于智能算法的温度网络控制系统研究

发布时间：2017-05-23 15:33

  本文关键词：基于智能算法的温度网络控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现今信息化技术产业的迅速发展,极大地推动了工业控制的前进步伐。温度参数作为工业控制界长期研究的重要变量之一,近年来受到的重视程度越来越高,尤其是在大型的冶金、化工等制造业中各种加热用的加热炉、反应炉运用越来越广泛,温度控制效果起着举足轻重的作用。工业控制领域的飞速发展要求传统的控制技术在速度和精度上满足越来越高的要求,通过提高工业现场温度控制效果来提高工业生产的效率,逐渐成为各企业争相追逐的目标。无线网络技术在控制理论与控制系统中的应用引起了控制界专家学者们的极大关注,也推动了一股无线网络控制系统的研究热。随着如遗传算法的提出、模糊控制算法研究的深入、以及神经网络算法的广泛应用等,智能控制方法正处于飞速发展阶段。将新型智能算法与传统PID控制方法相结合的技术大大地提高了控制精度,不仅能够简化操作流程,而且可以提高生产效率。对于特定的工业控制对象,系统都存在一定的非线性和复杂性,由于非线性控制对象存在多样性特点,当前还没有一种优异的算法可以对所有特点各异的工业控制对象进行有效控制,因此必须针对特定非线性控制对象提出有效的控制方案。本文基于Wi-Fi无线传输协议,组建一种层次型网络拓扑结构的无线网络,并定性研究了无线网络参数对系统的影响。将网络拓扑用于温度监控系统的无线通讯,创新性地将无线网络控制技术应用于工业生产过程中的温度控制系统。并针对工业现场温度存在的非线性特点,在传统的PID控制算法的基础上结合神经网络方法提出一种基于BP-PID算法的温度控制器,并对该算法进行优化与改进,模型仿真和实验结果表明,基于BP-PID算法的温度控制器控制效果优良。主要的创新性和研究内容体现在以下几个方面:1.针对工业现场控制对象温度具有的时变、非线性、滞后等特性,在传统PID控制算法基础上,结合神经网络方法设计并优化基于BP神经网络的PID智能控制器,在MATLAB平台上的仿真结果验证了BP-PID算法相比于传统PID算法的优异控制性能。2.无线传感网络存在的丢包率、时延、传输率会影响系统稳定性,本文对控制对象电阻炉进行模型辨识后,在无线仿真平台Truetime上进行控制性能仿真,得到不同参数设置对无线网络控制系统性能的影响,定性分析了无线网络各参数取值对系统稳定性的影响趋势。3.将无线网络拓扑与BP-PID控制器结合构成了一整套无线网络温度控制系统,在搭建的硬件实验平台上进行实验操作,并通过设置的监控软件对被控温度进行实时控制和监视。最终的实验结果分析表明本系统不但存在运行安全、稳定、方便、易于维护和拓展等优势,其温度控制的稳定性、控制精度、响应速度均可达到工业控制标准。
【关键词】：温度 无线网络 Truetime BP-PID算法
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TP18
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 无线网络控制系统研究现状12-13
• 1.2.2 温度控制研究现状13-15
• 1.3 论文研究内容及组织结构15-17
• 1.3.1 论文研究内容15
• 1.3.2 论文组织结构15-17
• 第二章 基于Wi-Fi的无线传感网络拓扑研究与设计17-27
• 2.1 无线通信协议简介17-19
• 2.2 Wi-Fi通讯协议概述19-26
• 2.2.1 Wi-Fi协议19-21
• 2.2.2 Wi-Fi网络拓扑选取21-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 基于Truetime的网络系统分析与仿真27-38
• 3.1 Truetime仿真工具介绍27-30
• 3.2 网络控制系统参数介绍30-32
• 3.2.1 时延参数31
• 3.2.2 丢包率参数31-32
• 3.2.3 传输率参数32
• 3.3 温度控制对象辨识32-34
• 3.3.1 模型建立32-33
• 3.3.2 参数辨识33-34
• 3.4 温度网络控制系统仿真分析34-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 智能温度控制器设计与仿真38-56
• 4.1 智能算法研究与设计39-48
• 4.1.1 神经网络算法概述39-41
• 4.1.2 BP-PID神经网络算法41-46
• 4.1.3 BP-PID控制算法改进46-48
• 4.2 滤波器设计48-50
• 4.3 控制算法仿真50-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 系统实验与分析56-70
• 5.1 实验硬件平台搭建56-62
• 5.1.1 层次型控制系统结构设计56-58
• 5.1.2 系统硬件模块介绍58-59
• 5.1.3 硬件模块的配置与连接59-62
• 5.2 监控软件设计与实现62-65
• 5.2.1 软件编码界面设计62-64
• 5.2.2 监控显示界面设计64-65
• 5.3 实验操作与结果分析65-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目76-77
• 攻读硕士学位期间的研究成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 彭丽萍;岳东;;无线网络控制系统的研究[J];控制工程;2006年05期

  本文关键词：基于智能算法的温度网络控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：388382