基于ARM9的甲醇合成塔神经网络控制系统研究

作     者：赵文斌 

作者单位：华北理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾默伊

授予年度：2015年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：甲醇合成 温度控制 ARM 神经PID算法 

摘      要：焦炉煤气制甲醇工艺是甲醇生产过程中的一种重要甲醇制取方式,在焦炉气合成甲醇过程中,甲醇合成塔的工作稳定性直接关系到甲醇产品的质量,而作为关键设备的甲醇合成塔具有典型的非线性、时变性、时滞性及数学模型难以确定等特点;基于PLC的常规PID控制自适应能力差、鲁棒性不强,并且常用的控制器体积大、成本高、兼容性差。面对这些问题,鉴于合成塔出口温度是塔内温度的直接反映,以甲醇合成塔为被控对象,研究一套控制系统,通过控制合成塔的甲醇气体出口温度来控制被控对象,以得到高纯度的甲醇。此系统利用神经网络控制算法在处理非线性、纯滞后和具有高度不确定性的复杂系统时具有的突出优越性,结合ARM9处理器的高性能、低成本和小功耗等特点,提出了一种采用ARM9处理器为硬件平台,应用神经网络PID控制算法对合成塔的合成气体温度进行控制的方法。在研究甲醇合成塔控温系统的过程中,设计了控制器的硬件电路,确定了三层BP神经网络的激活函数和权值修正法则,编写了软件控制程序,通过在ARM9芯片内植入神经PID算法的控制程序,完成对塔温的实时控制及控温过程的动态显示。利用MATLAB软件对常规PID控制和BP神经网络PID控制进行仿真比较,同时在Lab VIEW平台上,设计了一个实用的塔温自动监控系统,可以实现对合成塔温度的实时监测和控制。结果表明,基于ARM9的神经PID控制器具有理想的系统稳态与动态特性,系统抗干扰能力强、鲁棒性好,在甲醇合成控温自动化、智能化的控制中作了有益的尝试,具有广阔的应用前景。