模糊神经网络在车间温湿度监控系统中的应用

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对于工艺要求高的智能车间,环境因素往往影响着产品质量的好坏,而其中对温湿度要求尤其严格,因此对温湿度准确测量和控制显得十分重要。传统上对温湿度控制采用PID控制或者改进的PID控制,但PID参数不易动态调整,特别是在受到干扰时,控制效果显得不理想。针对这一问题,对模糊神经网络控制器的整个设计及应用过程进行了研究。重点研究了单神经元网络、模糊控制、模糊单神经元网络和PID参数整定。  本文首先简述了不同智能车间对温湿度的要求。针对智能车间温湿度存在的非线性、大滞后、慢时变和强耦合等问题,结合变速积分PID控制、模糊控制和单神经元网络控制等理论研究,提出对温湿度采用模糊单神经元PID控制的算法。文中利用Matlab对不同的控制算法进行了仿真研究,仿真结果表明采用模糊单神经元PID网络具有更好的适应能力和动态性能。在温湿度强耦合问题上,本文采用了模糊解耦方法,对系统不解耦和模糊解耦作了仿真比较,仿真表明该方法的解耦性能比较好。  最后,本文给出了硬件电路设计方案以及软件总体架构。硬件部分,设计了以PIC24FJ256为主控芯片的温湿度监控板;软件部分,首先将μCOS-II操作系统移植到PIC24FJ256上,然后设计了TFT下位机显示界面和C++Builder上位机串口通讯界面,串口通讯界面具有实时显示温湿度数据曲线、报警和更新PID参数等功能,并能够向下位机发送控制命令。最后本文将智能算法作为μCOS-II操作系统的一个任务在硬件上进行了实现。通过调试,实现了温湿度采集、传送和控制等功能。  本文提出的温湿度控制系统不仅动、静态性能好,而且整体方案容易实现,整个系统的稳定性和实时性都能够达到控制要求,在智能控制系统中具有广阔的应用领域。
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