基于預(yù)測(cè)控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID在熱分散過程中的應(yīng)用.pdf

1、隨著當(dāng)前制漿造紙生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，紙機(jī)車速越來越快，生產(chǎn)工藝要求越來越高，對(duì)自動(dòng)控制的要求也在不斷提高。常規(guī)的控制理論及控制方法，在一定程度上已經(jīng)不能滿足某些制漿造紙過程中對(duì)測(cè)量及控制的要求?；谥悄芩惴ǖ腜ID控制雖然解決了常規(guī)PID中存在的一些問題，然而這種控制方法是建立在精確的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的。實(shí)際工業(yè)過程控制中，被控對(duì)象常具有非線性、時(shí)變性和不確定性，難以建立其精確的數(shù)學(xué)模型。即使一些對(duì)象能夠建立起模型，其結(jié)構(gòu)也往往十分復(fù)雜，

2、難以設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)有效控制。 為了克服這種不協(xié)調(diào)現(xiàn)象，針對(duì)制漿生產(chǎn)線中熱分散溫度控制大滯后、非線性等特點(diǎn)，本文在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的基礎(chǔ)上，引入了預(yù)測(cè)控制思想。由于預(yù)測(cè)控制本身不苛求被控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，只強(qiáng)調(diào)預(yù)測(cè)功能的特點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)在線的調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各層權(quán)值，采用滾動(dòng)優(yōu)化的策略不斷地優(yōu)化控制輸出，使其跟蹤期望軌跡。 本文所做的主要工作討論了預(yù)測(cè)控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在理論和應(yīng)用上的進(jìn)展，并以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，圍繞神經(jīng)網(wǎng)

3、絡(luò)建模、預(yù)測(cè)和控制展開了研究。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于控制器的設(shè)計(jì)或直接學(xué)習(xí)計(jì)算PID控制器的輸出(控制量)，這一過程要用到系統(tǒng)的預(yù)測(cè)輸出值或其變化量來計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的各層的權(quán)值系數(shù)的修正量，但在實(shí)際上，系統(tǒng)的預(yù)測(cè)輸出值是不易直接測(cè)得的。而預(yù)測(cè)控制能夠根據(jù)某一性能指標(biāo)的最優(yōu)來確定未來的控制作用，可以很好的通過滾動(dòng)優(yōu)化的方法不斷的調(diào)節(jié)被控對(duì)象的輸出，使其跟蹤期望軌跡，保持在設(shè)定值上。在此基礎(chǔ)上本文提出了基于預(yù)測(cè)控制思想的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控

4、制方法。其實(shí)質(zhì)是利用作為對(duì)象辨識(shí)模型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生預(yù)測(cè)信號(hào)，用優(yōu)化算法求出控制律，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器(NNC)選用具有良好的函數(shù)逼近能力的BP網(wǎng)絡(luò)，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身的學(xué)習(xí)，對(duì)PID根據(jù)工況在線調(diào)整Kp、Ki、Kd三個(gè)參數(shù)。利用另一個(gè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)NNC的輸出對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行離線辨識(shí)(NNP)。在模型辨識(shí)達(dá)到一定的精度后，在線遞推得到預(yù)測(cè)模型，通過極小化性能指標(biāo)得到期望輸出，最后將其與實(shí)際輸出值的比較進(jìn)行反饋，進(jìn)

5、一步修正神NNC的控制規(guī)律。該算法不僅解決了非線性時(shí)變對(duì)象難以建模的問題，而且還減少了控制器的計(jì)算工作量，有利于系統(tǒng)的實(shí)時(shí)應(yīng)用。 在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的過程中，結(jié)合實(shí)際情況，提出了具體的溫度控制的實(shí)施方案，并在河北香河銀象紙業(yè)年產(chǎn)15萬噸箱板紙制漿生產(chǎn)線中的熱分散溫度控制中得到初步的應(yīng)用。通過計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)際的應(yīng)用效果可以看出，本文提出的基于預(yù)測(cè)控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID方案是切實(shí)可行的，其預(yù)測(cè)控制效果是非常明顯且可靠的。本文所提出的方法在實(shí)際