【摘 要】
:
PID(Proportional–Integral–Derivative)控制器是现代工程控制中最具代表性的控制方式,以其简易模型、高可靠性而经久不衰。但是随着时代的发展,工业控制的对象复杂性日益增长,控制精度的要求与日俱增,尤其是以火电厂、化工厂、炼钢厂等工业中温度控制为代表的具有大滞后、非线性的控制对象。传统的PID控制已经不能满足控制的需要。本文提出基于一种交流策略的并行QUATRE(QUa
论文部分内容阅读
PID(Proportional–Integral–Derivative)控制器是现代工程控制中最具代表性的控制方式,以其简易模型、高可靠性而经久不衰。但是随着时代的发展,工业控制的对象复杂性日益增长,控制精度的要求与日俱增,尤其是以火电厂、化工厂、炼钢厂等工业中温度控制为代表的具有大滞后、非线性的控制对象。传统的PID控制已经不能满足控制的需要。本文提出基于一种交流策略的并行QUATRE(QUasi-Affine TRansformation Evolutionary)算法的PID整定方法,并将其应用于电炉温度控制系统中。同时针对电炉温度智能控制方法,分别提出了采用本文交流策略的并行QUATRE优化的模糊PID控制和BP(back propagation)神经网络PID控制器。本文主要工作有以下几个方面:(1)针对原始QUATRE算法易陷入局部最优解的特点,提出了一种交流策略的并行算法。为了验证本文提出交流策略的并行QUATRE的可行性,采用四种测试函数对提出并行QUATRE算法、原始QUATRE算法和标准粒子群算法进行了函数的测试实验,实验的结果验证了改进QUATRE算法的寻优性能。(2)针对PID控制精度和效率需求。提出了基于本文交流策略的并行QUATRE算法的PID参数整定方法。结合了电炉温度控制数学模型,建立了电炉温度控制的常规PID控制仿真模型,通过提出的方法进行被控对象的仿真,与采用传统的Z-N(Ziegler–Nichols)法整定进行比较验证智能算法的优越性,同时也与标准粒子群算法进行仿真实验对比,实验结果表明应用本方法的电炉温度控制性能相对优秀。(3)针对模糊PID量化参数没有系统设置方法导致控制效果不佳的问题。提出了基于改进QUATRE算法的模糊PID控制器。对本文的电炉温度控制模型,设计了模糊PID控制器,并采用该算法结合模糊PID控制器,对量化因子和比例因子进行了优化。通过电炉温度数学模型进行了仿真验证,对比了采用经验法得到了一组量化参数模糊PID控制器和Z-N整定法的常规PID控制器仿真效果对比。(4)针对本文的电炉温度控制系统,设计了BP-PID神经网络控制器。针对BP神经网络易陷入局部解,导致控制精度不高的问题,提出基于改进QUATRE算法的BP神经网络PID控制器。采用改进QUATRE算法针对BP神经网络初始权值进行整定。通过温度控制模型的仿真实验对比常规BP-PID控制器和Z-N工程整定法的PID控制器在温度控制上的仿真实验结果,验证了其良好的性能,分析总结本文所有控制策略,针对本文的控制模型推荐策略做了对比。
其他文献
容积式太阳能吸热器具有质量轻,热转换效率高等优点,在太阳能热利用技术中广泛应用。但是,多孔介质吸热芯的入口辐射能流分布不均匀,导致吸热芯局部高温,对外辐射散热损失大,影响了吸热器的热效率和运行稳定性。因此,改变多孔介质吸热芯结构,促进聚集太阳辐射在吸热芯内的传输,实现梯度吸收,减少高温红外辐射损失,具有研究意义。为此,本文提出一种对聚集太阳辐射吸收系数梯度增加的石英玻璃-多孔介质双层吸热芯,采用实
近年来,人们的生活水平不断提高,每天所产生的生活垃圾也越来越多,其中餐厨垃圾在生活垃圾中占比一半之多,餐厨垃圾的处理日益成为家庭与社会的负担。21世纪初,我国开始从国外引进家用餐厨垃圾处理机,很多电器厂商推出的家用餐厨垃圾处理机仅仅是顺应市场需求以及响应国家政策,这些产品主要呈现功能与造型单一的状况,并没有从用户需求的角度出发考虑。因此,运用以用户为中心的设计方法对家用餐厨垃圾处理机的设计研究尤为
一直以来,公交车在城市的公众出行中担任极其重要的角色,公交车因任务需求,需要在循环工况内频繁启停,所以驾驶员合理的起步方式不仅可以有效地降低车辆运行能耗,同时可以显著提升乘客出行的舒适性和公共安全水平。另一方面,随着纯电动公交车在公共交通中得到快速普及,获取公交车的瞬时能耗和加减速等动态行车数据成为可能。因此本文通过对纯电动公交车的实际行车数据挖掘,构建了具有高可解读性的驾驶员起步评价模型,主要研
随着城市化由追求速度到高质量发展转变,我国城市公共交通发展潜力巨大,以轨道交通为代表的现代交通方式正在改变城市空间经济格局和人们的生活方式。同时人们对城市轨道交通的需求和期望也在不断深化,对城市轨道交通服务水平也提出了更多、更高的要求,快速增长的通线网规模,不断攀升的日均客运量,使运营管理难度及维护工作压力也急骤增大,而目前具有很高公益属性的城市轨道交通项目,大部分需要依靠政府补贴才能实现持续运营
随着能源与环境问题的日益严重,新能源汽车作为一种低碳出行的交通工具,受到各国的高度重视。相比于燃油车,电动汽车能量转化效率提升了两倍多,但同时电动汽车的安全性问题也备受关注。及时准确地对电动汽车电池的异常状态进行故障诊断与预测,对电动汽车的安全行驶至关重要。本文以电动汽车实际行车数据为对象,针对电动汽车动力电池的单体一致性问题以及健康状态展开重点的分析研究,主要的研究成果及内容如下:(1)基于电动
激光熔覆是通过高能激光将增强项粉末熔化与基材形成冶金结合的增材制造技术。在激光熔覆过程中存在熔池的生长、激光与粉末相互作用、粉末流-熔池相互作用,这三个部分中包含:马兰戈尼流动、金属凝固熔化、传热传质以及熔池内液态金属对流等复杂的物理现象。因此建立熔池模拟、粉末流模拟以及粉末流-熔池模拟,并对其相互作用进行研究分析。建立熔池数值模型,研究熔池生长过程中热历史与熔池流动变化;通过改变激光功率与扫描速
新型不锈钢管混凝土是一种在当今建筑结构高性能化的背景下发展起来的新型组合结构形式。这一新型组合结构在具备了复合普通钢管混凝土结构的安全性、耐久性、和谐性以及良好的施工性等优点的基础上,同时满足了美观、耐久以及耐腐蚀等的要求。本文对新型不锈钢管混凝土柱的抗震性能展开了研究,从试验和理论两个方面研究了新型不锈钢管混凝土柱在斜向低周往复荷载作用下以及双向压弯作用下的力学性能和工作机理,进行的工作主要包括
铝铜合金具有高强度、轻质、良好的延展性和可焊性等优良性能,被大量运用于航空航天、和汽车制造等行业。但是,因其晶界腐蚀抗力不足,铝铜合金的运用受到一定限制。传统的晶界工程研究指出,引入大量共格孪晶界(即奇异晶界)可以有效提高中低层错能面心立方金属的晶界腐蚀抗力。然而,铝铜合金是高层错能面心立方金属,生成奇异晶界的能力很弱。相关前期的研究结果表明,在同为高层错能面心立方结构的高纯铝中,具有{1 1 1
在我国南方地区污水厂碳源总量偏低的情况下,采用全流程生物系统改造的方式对总氮和总磷削减的空间有限,难以达到日益严格的氮磷排放指标。城镇污水的提标改造需要研究更先进的处理工艺,以对氮磷进行深度治理。本课题针对活性污泥处理系统提升脱氮除磷的空间有限,现有城镇污水厂尾水的处理方法缺乏将脱氮、去除SS和除磷融于一体的技术现状,提出了新型生物膜-微絮凝滤池协同脱氮除磷的新工艺。通过实验获得了新型生物膜-微絮
汽车车窗金属亮饰条是冲压成形制品,通常采用不锈钢、铝合金等材料。亮饰条的几何外形包含有多个自由曲面,冲压回弹控制是成形制造的核心。本文以SUS430不锈钢薄板材料为研究对象,以冲压回弹控制为目标,深入研究SUS430不锈钢薄板材料的屈服准则和硬化模型的求解和选择、成形工艺参数确定、成形回弹的预测控制等关键问题。具体研究如下:(1)构建SUS430不锈钢薄板材料屈服准则与硬化模型。采用数字图像相关法