基于LabVIEW的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法在液位控制系統(tǒng)中的仿真研究.pdf

1、液位對(duì)象是工業(yè)上常見(jiàn)的過(guò)程控制對(duì)象，它具有時(shí)變、非線性、大滯后、不確定性等過(guò)程控制對(duì)象的典型特性。隨著工業(yè)過(guò)程控制對(duì)象的日趨復(fù)雜化和人們對(duì)控制指標(biāo)越來(lái)越高的要求，對(duì)于復(fù)雜的過(guò)程控制對(duì)象，單純使用傳統(tǒng)的PID控制，已經(jīng)很難達(dá)到理想的控制效果。本文針對(duì)這一問(wèn)題，圍繞如何設(shè)計(jì)更有效的液位控制系統(tǒng)展開(kāi)研究。 論文先采用機(jī)理建模的方法對(duì)被控對(duì)象單容水箱建立了仿真模型，對(duì)其設(shè)計(jì)了常規(guī)PID控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，論文就常規(guī)PID控制器的設(shè)

2、計(jì)作了詳細(xì)敘述，并對(duì)其進(jìn)行參數(shù)整定得到了最佳PID參數(shù)，進(jìn)行仿真試驗(yàn)獲得了系統(tǒng)在液位給定值分別為100mm、200mm和300mm三個(gè)不同工作點(diǎn)處的階躍響應(yīng)曲線。 然后對(duì)單容液位對(duì)象設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制系統(tǒng)。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，論文先充分研究了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇了其中應(yīng)用較為廣泛的多層前向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BP網(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)部分并敘述了其工作原理和步驟。然后提出了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)控制原理進(jìn)行了分

3、析，詳細(xì)敘述了如何設(shè)計(jì)基于多層前向網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器NNI和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器NNC及如何采用最速下降法訓(xùn)練BP網(wǎng)絡(luò)，并在仿真軟件中實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)，然后進(jìn)行試驗(yàn)也得到了系統(tǒng)在給定值分別為100mm、200mm和300mm三個(gè)不同工作點(diǎn)處的階躍響應(yīng)曲線。論文最后采用比較法對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)的控制結(jié)果進(jìn)行了比較，從比較結(jié)果知，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制系統(tǒng)不論在哪個(gè)工作點(diǎn)處都比常規(guī)PID控制系統(tǒng)表現(xiàn)出進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)較快，超調(diào)量較小，準(zhǔn)確性也更好等特性，從而有力地證

4、實(shí)了應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制系統(tǒng)比常規(guī)PID控制系統(tǒng)對(duì)于單容水箱液位對(duì)象進(jìn)行控制能獲得更好的控制質(zhì)量。 虛擬儀器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣都是控制理論及其工程應(yīng)用中的先進(jìn)工具，將二者相結(jié)合能更充分地發(fā)揮它們的優(yōu)勢(shì)，從而獲得更好的控制質(zhì)量，是控制系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。本文探討了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制系統(tǒng)在虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件LabVIEW中的實(shí)現(xiàn)方法，并將其應(yīng)用于水箱液位的控制，仿真結(jié)果表明控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)、靜態(tài)控制效果。 本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)