基于優(yōu)化策略的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計(jì)及其在冷連軋AGC中的應(yīng)用.pdf

1、隨著現(xiàn)代化技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)板帶鋼的品種、規(guī)格、質(zhì)量和產(chǎn)量的要求日益增高。因此，研究鋼材的軋制過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和檔次，增加國(guó)產(chǎn)鋼材的競(jìng)爭(zhēng)力，適應(yīng)和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和要求，具有非常重大的意義。 PID控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，控制效果好何魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)，并且PID算法原理簡(jiǎn)單，參數(shù)物理意義明確，理論分析體系完整，為廣大控制工程師所熟悉。至今仍有90％以上的控制回路采用PID結(jié)構(gòu)或其改進(jìn)型。但是隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)象的復(fù)雜程度不

2、斷加深，尤其對(duì)于大滯后、時(shí)變的、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，常規(guī)PID控制的缺陷逐漸暴露出來。因此常規(guī)PID控制的應(yīng)用受到很大的限制和挑戰(zhàn)。人們?cè)趯?duì)PID應(yīng)用的同時(shí)，也對(duì)其進(jìn)行了各種改進(jìn)。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是對(duì)常規(guī)PID本身結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，即變結(jié)構(gòu)PID控制。另一方面，神網(wǎng)絡(luò)控制，模糊控制和專家控制等是目前智能控制中最為活躍的領(lǐng)域，它與常規(guī)PID控制相結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，成為智能PID控制。這種新型控制器已引具有不依賴系統(tǒng)精確數(shù)學(xué)模型

3、的特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化具有較好的魯棒性。其主要方法有：模糊PID控制算法，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制算法，自適應(yīng)PID預(yù)測(cè)智能控制算法等多種控制算法。 (1)課題的提出及意義：介紹了冷連軋的重要性及現(xiàn)狀，PID控制的發(fā)展現(xiàn)狀，智能PID控制器的研究現(xiàn)狀，提出了本課題的研究?jī)?nèi)容。 (2)對(duì)常規(guī)PID控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的比較研究：了解常規(guī)PID控制器三種校正環(huán)節(jié)及其主要參數(shù)的作用；然后介紹了常規(guī)PID控制器參數(shù)的整定原理及其常

4、用整定方法，如湊式樣法、Z-參數(shù)整定法、衰減曲線法及ISTE最優(yōu)設(shè)定法等，并逐一對(duì)各種方法進(jìn)行了深入研究。 (3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計(jì)與研究：PID控制要取得較好的控制效果，就必須通過調(diào)整好比例、積分和微分三種控制作用，形成控制量中既相互配合又相互制約的關(guān)系，這種關(guān)系不一定是簡(jiǎn)單的“線性組合”，從變化無窮的非線性組合中可以找出最佳的關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的任意非線性表達(dá)能力，可以通過對(duì)系統(tǒng)性能的學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)具有最佳組合的PID

5、控制，采用BP網(wǎng)絡(luò)，可以建立參數(shù)Kp、Ki、Kd自學(xué)習(xí)的PID控制器。并將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制策略與傳統(tǒng)PID控制策略有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的結(jié)構(gòu)分析。 (4)基于遺傳算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法的研究：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容易陷入局部最優(yōu)化，而遺傳算法是一種全局尋優(yōu)的搜索算法，但是收斂速度較慢。有機(jī)結(jié)合BP的快速收斂和GA的全局尋優(yōu)，能以較快速度得到較理想的結(jié)果。兩者結(jié)合加快了網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度，提高了輸出的精度?，F(xiàn)將GA與BP神經(jīng)