计算机控制实验装置及PID神经网络控制系统应用研究

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本文研究和设计了计算机控制与自动化仪表综合实验平台(以下简称为实验平台),并在此平台上研究了PID神经网络应用技术。本实验平台由实验控制对象、实验控制台(智能仪表、传感器)及上位监控PC机三部分组成,可根据用户的需要设计成计算机控制,自动化仪表控制等控制系统,它既可作为本科,专科,高职过程控制课程的实验装置,也可作为教师、研究生及科研人员进行复杂控制系统、先进控制系统研究的物理模拟对象和实验平台。实验平台的软件采用工业组态软件MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)构成,实现相关课程的实验要求,并嵌入常规PID算法和PID神经元网络控制算法。实验平台向用户开放所有的硬件和软件环节,使该装置既能完成学生的实验,又能进行更深层次的智能控制实践和研究。在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。PID调节器结构特性决定了它的局限性,仅在简单的线性单变量系统中有较好的控制效果,而在复杂系统的控制效果不佳。PID神经元网络(Proportional-Integral-DerivativeNeuralNetwork,PIDNN)是1997年由舒怀林教授提出的一种由比例神经元、积分神经元和微分神经元构成的神经元网络,融合了PID规律和神经元网络的优点,在复杂系统的控制中表现出较好的性能。它克服了传统控制方法和一般神经网络的缺点,特别是适用于复杂的控制系统。PID神经元网络现有的研究主要是理论和计算机仿真方面,以及一些简单系统的控制应用,在复杂系统控制的应用方面尚缺乏系统和全面的研究。本文重点研究了PID神经元网络的具体应用问题,通过对PID神经元网络进行了深入的研究和探讨,利用本实验平台,进行了温度控制实验、液位控制实验和流量压力控制实验,最后得出了利用PID神经元网络算法对变量进行控制的效果要优于传统PID控制的结论。
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