基于人工神经网络的有机垃圾减量化处理设备节能与控制的综合研究

来源 :同济大学机械工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:edgecsst
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随着城市的迅速发展,城市所产生的废弃物的处理问题已经成为世界环保领域的重要研 究课题。本论文以上海建设路桥机械有限公司开发生产的BX110型有机废弃物处理设备为 研究对象。针对其在使用过程中能耗过高的缺点,全面应用CAD/CAE技术和有限单元方法, 对该设备进行结构的改进、尾气除臭技术的研究和菌床温度分布的计算机模拟。 有机废弃物处理设备的主要T作原理是生物菌种在一定的温度条件下对有机垃圾进行 分解,从而将有机废弃物分解成无害分解残余物,达到减量化和无害化的目的。而生物菌种 在分解有机垃圾的时候对温度均匀程度的要求较高,因此本论文采用有限单元分析方法和大 型有限单元分析软件ANSYS对该设备的处理槽体进行温度场的计算和模拟。对该处理设备 的搅拌叶片进行结构的改进和加热温度的优化,从而达到节能的目的. 工业中复杂系统控制的需要推动着新的和更有效的控制方法的发展。由于复杂系统存在 着不确定性、非线性、时变性和多变量、强耦合等性能,传统控制方法无法对其进行有效的 控制,而现有的其他一些主要的控制方法也还存在着一些不容忽视的缺陷。 为了适应复杂系统的控制,通过将PID控制规律融入多层神经元网络,本文建立了一 种新的神经元网络-ANN-PID,并对其基本理论.基本单元、结构形式、实际性能和用途 进行了系统的研究和论述. 研究了ANN-PID的系统辨识能力,并且和传统神经元网络的系统辨识能力进行了比较, 证明ANN-PID的收敛速度和辨识能力大大超过传统神经元网络.研究了ANN-PID对多各 单变量系统的控制性能,并且与传统PID控制器的性能进行了比较,证明ANN-PID有很 强的自学习和自适应能力。其控制性能明显优于传统PID控制器。研究了ANN-PID对多各 强耦合的多变量系统的控制效果,证明了ANN-PID可同时实现系统的解耦和控制,具有传 统控制方法无法比拟的自适应解耦控制性能。研究了ANN-PID多点温度凋节系统,证明 ANN-PID控制器可以有效地实现多种控制。 阐述了ANN-PID(比例-微分-积分校正)控制在有机垃圾减量化处理设备中的应刚。采刚 神经网络NNI(神经网络辩识器)对被控对象进行在线辩识,建立被控对象的数学模型.在此 基础上,对NNC(神经网络控制器)进行实时调整,使系统具有自适应性,从而达到有效控制 的目的。 在以上的研究I作中设计了以下软件:基于ANN-PID的系统辨识程序,采用单输山 ANN-PID控制器的单变量控制系统仿真程序,采用多输山ANN-PID控制器的多变量控制系 统仿真程。使刚MATLAB(矩阵实验软件)仿真表明,它具有动态特性好、响应速度快、稳定 的时间短,优于原方案使用的PID控制。ANN-PID控制系统大大改善了系统的控制效果。 关键词。有机废弃物处理设备;有限单元法;传热学;温度分布;逆向填料塔;废气处理;搅拌设备;流型;叶片;人工;神经网络-PID;菌床温度;MATLAB语言;自动控制
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