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基于模糊神经网络pid的真空吸铸控制系统设计

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热加工工艺 2022年第7期51卷 75-78页

作者：孙振保许书娟王敬泽广西城市职业大学汽车工程学院广西崇左532200 广西城市职业大学建筑工程学院广西崇左532200 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150000

针对真空吸铸设备压力控制系统存在的非线性、强耦合和多变量扰动等问题,对真空吸铸工艺进行分析,并设计了一种用于压力实时优化的模糊神经网络pid控制器。利用BP神经网络强化模糊算法的在线推理功能,建立铸件质量、最低薄壁厚度、材料... 详细信息

针对真空吸铸设备压力控制系统存在的非线性、强耦合和多变量扰动等问题,对真空吸铸工艺进行分析,并设计了一种用于压力实时优化的模糊神经网络pid控制器。利用BP神经网络强化模糊算法的在线推理功能,建立铸件质量、最低薄壁厚度、材料密度、吸铸室压力等参数与pid修正量之间的非线性模型,通过模糊算法在线整定pid输出。利用Matlab软件进行仿真分析,并与pid和模糊pid进行对比。结果表明:模糊神经网络pid无超调,既能使压力满足工艺设定又能有效控制减压速度等参数,具有良好的鲁棒性,满足充型和凝固等过程压力控制需求。

关键词：真空吸铸压力控制系统模糊神经网络pid

模糊神经网络pid控制在夹送辊系统切换中的应用研究

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模糊神经网络PID控制在夹送辊系统切换中的应用研究

作者：朱正邦哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

液压控制系统中常常同时存在位置控制和力控制，两者如果直接相互切换，会产生一个瞬时的波动，从而影响系统的精度和稳定性。在热连轧带钢生产中，夹送辊的作用是弯曲带钢头部，引导带钢进入卷取机，在抛钢后，与卷筒间建立张力。夹送... 详细信息

液压控制系统中常常同时存在位置控制和力控制，两者如果直接相互切换，会产生一个瞬时的波动，从而影响系统的精度和稳定性。在热连轧带钢生产中，夹送辊的作用是弯曲带钢头部，引导带钢进入卷取机，在抛钢后，与卷筒间建立张力。夹送辊采用液压驱动，属于电液伺服控制，其控制系统包含位置控制、力控制及之间的切换等，它的运行性能直接影响到生产线的状况、产品质量和产量。本文的研究目的就是设计控制器使夹送辊能稳定、准确、快速的进行位置与力系统的控制，并实现无抖动的切换。实际轧机的液压伺服控制系统中，工况复杂，现场存在较多的不确定因素的外负载干扰，被控对象具有很大的参数跳变，并且液压伺服系统本身就具有死区、滞环、明显的非线性、不确定性等特点，很难精确建立系统的数学模型，这就使得经典pid控制无法满足系统的某些性能要求。本文结合了神经网络的自学习、大规模并行处理能力与模糊控制的易于理解、鲁棒性强的特点，采用了模糊神经网络pid的控制方法，动态的根据实际情况来实时调节pid的参数。本文第二章对夹送辊控制系统进行了分析，并根据实验台的参数建立了电液伺服系统的动力学模型。第三章详细介绍了模糊神经网络pid控制器的原理与设计过程，在simulink中搭建系统模型并进行不同条件下的仿真对比。仿真结果表明了新控制器在系统控制性能上面有很大的提升。第四章是实验的验证，在实验台上模拟夹送辊的工作状态，验证各个控制器在实际运行中的性能，得到与仿真相同的结论。本文通过改进的pid控制，实现了电液位置系统与力系统之间的平稳切换，达到了稳定、准确、快速的要求，并通过大量的实验验证了理论的正确性。

关键词：夹送辊电液控制系统模糊神经网络pid 位置与力控制的切换

模糊神经网络pid控制在步进梁速度控制中的应用研究

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模糊神经网络PID控制在步进梁速度控制中的应用研究

作者：周娇武汉科技大学

学位级别：硕士

步进式加热炉是在钢铁企业中用于轧制各种钢坯的连续加热设备,由于其灵活、快速、稳定的优点,广泛应用于国内外轧钢企业。武钢一热轧厂4号加热炉液压控制阀件性能落后,无法保证生产线连续生产的要求,因此本课题以步进式加热炉传动机构... 详细信息

步进式加热炉是在钢铁企业中用于轧制各种钢坯的连续加热设备,由于其灵活、快速、稳定的优点,广泛应用于国内外轧钢企业。武钢一热轧厂4号加热炉液压控制阀件性能落后,无法保证生产线连续生产的要求,因此本课题以步进式加热炉传动机构作为研究对象,着手于升降系统速度控制信号,研究重载高速步进梁的零冲击控制。首先,本文简单介绍了步进梁速度控制系统的液压原理,主要阐述了电液比例调速阀对步进梁速度的控制原理。原液压系统采用的是泵控闭式回路调速运行模式,简述了原系统存在的哪些问题和改造内容,对原系统进行了改造,并详细分析了改造后的液压系统的工作原理及其特点。其次,对步进梁的运行过程做了详细介绍,分析了步进梁在托坯和放坯过程中的受力情况。提出更加快速有效的运行速度模式,同时阐述了步进梁在托坯和放坯时达到零冲击的特点。最后根据步进梁液压系统的工作原理,建立阀控缸的数学模型。分析了步进梁速度控制系统,采用经典pid控制对系统进行了仿真分析,并采用模糊神经网络pid控制对系统进行仿真分析,比较两种控制模式对步进梁速度控制系统的影响。

关键词：步进式加热炉液压系统动力学分析速度控制模糊神经网络pid

基于Simulink仿真的施肥机模糊神经网络pid控制方法

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南方农机 2023年第7期54卷 17-20,23页

作者：张荣丹梁春英李普王淞邹立雯李圳鹏黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319

【目的】农用电气设备的部件十分复杂,易受到环境因素的影响,无法准确控制施肥量,故障频发。因此,需要一种成本低、运行稳定、施肥量控制精确、受工作环境影响小的施肥机控制系统。【方法】本研究采用模糊神经网络pid控制方法,将机器学... 详细信息

【目的】农用电气设备的部件十分复杂,易受到环境因素的影响,无法准确控制施肥量,故障频发。因此,需要一种成本低、运行稳定、施肥量控制精确、受工作环境影响小的施肥机控制系统。【方法】本研究采用模糊神经网络pid控制方法,将机器学习和非线性模糊控制方法引入传统pid控制器中,并基于MATLAB中Simulink仿真平台建立了模糊神经网络pid控制系统仿真模型。【结果】该模型可以根据模糊规则进行练习和学习,通过控制步进电机的转速和旋转角度来控制施肥量,神经网络还可以持续自动学习并动态改进系统的控制参数,以适应不断变化的农田作业环境。【结论】该模糊神经网络pid控制系统自我矫正能力强,可抵抗环境干扰,控制效果显著。

关键词：模糊神经网络pid 步进电机 Simulink仿真施肥机控制系统

乡镇生活污水溶解氧浓度模糊神经网络pid控制系统研究

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环境保护与循环经济 2023年第10期43卷 12-16页

作者：陈远龙李致樯甘鑫平合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009

在乡镇生活污水处理的好氧阶段,溶解氧浓度控制是非常重要的过程,具有滞后性和多干扰等特点,传统控制策略因控制精度较低和自适应能力差而难以满足要求。设计了基于模糊神经网络pid算法的溶解氧浓度控制方案,并在MATLAB中进行仿真。仿... 详细信息

在乡镇生活污水处理的好氧阶段,溶解氧浓度控制是非常重要的过程,具有滞后性和多干扰等特点,传统控制策略因控制精度较低和自适应能力差而难以满足要求。设计了基于模糊神经网络pid算法的溶解氧浓度控制方案,并在MATLAB中进行仿真。仿真结果表明,该控制方案具有响应速度快、超调量小和抗干扰能力强等优点。

关键词：污水处理溶解氧浓度模糊神经网络pid MATLAB仿真

基于模糊神经网络pid的机器人路径跟踪控制

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中国农机化学报 2020年第5期41卷 182-187页

作者：尹奇辉李捷梁志鹏杨磊太原科技大学机械工程学院太原市030024

为实现履带机器人在复杂环境下的路径跟踪,提出基于模糊神经网络自适应pid的路径跟踪控制方法。在预瞄控制的基础上,分析位姿偏差耦合关系对路径跟踪的影响,提出使用LQR对耦合关系解耦的方法。算法使用LQR得到最优解耦系数,并使用模糊... 详细信息

为实现履带机器人在复杂环境下的路径跟踪,提出基于模糊神经网络自适应pid的路径跟踪控制方法。在预瞄控制的基础上,分析位姿偏差耦合关系对路径跟踪的影响,提出使用LQR对耦合关系解耦的方法。算法使用LQR得到最优解耦系数,并使用模糊神经网络pid作为主控制器。既基于所建模型求得最优解耦系数,又不完全依赖于模型,鲁棒性更好。此外,LQR解耦中还有线速度项,可以实现在不同速度下路径跟踪自适应调节。最后,在Matlab/Simulink仿真平台对所设计的算法有效性验证,包括直线和曲线路径跟踪。在线速度为1.5m/s的直线路径跟踪过程中,控制量最大偏差为-0.07rad/s,调节时间为1.3s。在线速度为1m/s的曲线路径跟踪过程中系统最大超调量为20%,调节时间为4s。与传统预瞄控制相比,所设计的基于LQR解耦和模糊神经网络pid的控制方法相较于传统预瞄控制具有调节时间快、稳定性好的特点。

关键词： LQR解耦模糊神经网络pid 履带机器人路径跟踪

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基于模糊神经网络pid的水轮机组频率控制

现代电子技术 2020年第23期43卷 99-102页

作者：陈德海朱正坤王超江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000

在水电站发电过程中,频率控制至关重要,但是对于这种非线性、时变性的复杂控制系统来说,传统pid控制方法存在参数整定困难,控制效果不佳的缺陷。因此在传统的pid算法、模糊控制以及神经网络控制算法的基础之上,提出一种模糊神经网络pid... 详细信息

在水电站发电过程中,频率控制至关重要,但是对于这种非线性、时变性的复杂控制系统来说,传统pid控制方法存在参数整定困难,控制效果不佳的缺陷。因此在传统的pid算法、模糊控制以及神经网络控制算法的基础之上,提出一种模糊神经网络pid联合控制算法来优化水轮机调节系统的pid参数,并应用到水轮机调节系统当中,与传统pid控制器进行对比,结果表明模糊神经网络pid控制算法对水轮机调节系统的控制上在调整时间以及超调量方面都比传统pid算法更好,控制效果好,克服了传统pid算法的不足。

关键词：频率控制水轮机调速系统参数优化 pid控制器设计模糊神经网络pid 水电站

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基于模糊神经网络pid的卷材纠偏控制

包装工程 2017年第19期38卷 190-193页

作者：谭印李川桂林电子科技大学北海536000

目的为了提高卷材边缘的整齐度,提升包装产品质量,降低包装材料损耗。方法分析卷材放卷过程中跑偏的原因,在分析放卷纠偏系统数学模型的基础上,提出一种模糊神经网络pid的纠偏控制器以实现复杂的卷材放卷系统参数自调整以及优化。结果... 详细信息

目的为了提高卷材边缘的整齐度,提升包装产品质量,降低包装材料损耗。方法分析卷材放卷过程中跑偏的原因,在分析放卷纠偏系统数学模型的基础上,提出一种模糊神经网络pid的纠偏控制器以实现复杂的卷材放卷系统参数自调整以及优化。结果仿真和实验结果表明,模糊神经网络pid具有更快的响应速度,超调量更小,纠偏控制精度达到±0.5 mm。结论所述控制方法能够明显降低软性包装材料跑偏误差,大大提高了产品包装质量。

关键词：卷材纠偏模糊神经网络pid 参数自调整

基于S曲线步进式模糊神经网络pid的3D打印精度提升策略

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基于S曲线步进式模糊神经网络PID的3D打印精度提升策略

作者：黄一哲河南大学

学位级别：硕士

3D打印技术是一项改变世界的新技术,它不仅减少了材料的消耗而且减少了对环境的污染。人们仅仅需要一台3D打印机就可以使得产品的生产方式变得私人化、定制化。但现如今大部分的3D打印产品精度较低,打印的模型存在阶梯状的纹路影响产品... 详细信息

3D打印技术是一项改变世界的新技术,它不仅减少了材料的消耗而且减少了对环境的污染。人们仅仅需要一台3D打印机就可以使得产品的生产方式变得私人化、定制化。但现如今大部分的3D打印产品精度较低,打印的模型存在阶梯状的纹路影响产品质量而且打印效率也较低。本文以熔融沉积成型技术（Fused deposition modeling,FDM）的3D打印机为研究对象提出了相应的解决方法。本文的主要研究内容包括以下几个方面:（1）首先分析了3D打印机的打印原理,找到了打印机在打印过程中产生误差的原因,建立了三维模型表面光滑程度的公式。其次验证了在模型切片和模型打印过程中分层厚度和打印角度是影响打印质量的主要原因,根据这些原因提出了增加打印质量的办法。最后从控制层面上分析了打印机的主要器件（步进电机）的基本结构和运行原理,根据步进电机的物理特性建立了它的数学模型。目前步进电机存在的主要问题是低频振动和高频丢步,使用Logistics函数对传统的S形加减速曲线分段处理,使得加减速曲线平滑且连续,能够减少步进电机在运行过程中丢步和振动现象又可以提高打印的效率。（2）由于S形加减速算法无闭环反馈,普通的pid算法不满足步进电机的精准控制。根据步进电机的加速特性提出了基于S曲线步进式pid算法。首先根据改进的S加减速曲线优化了步进调制过程,其次通过仿真实验找到步进电机的调制时间,最后通过仿真软件进行实验,发现了基于S曲线步进式pid比传统步进式pid更有优越性,在打印过程中提高了6.5%的打印效率,提高了3D打印机的精度减少了步进电机振动的现象。（3）由于S曲线步进式pid控算法的参数调节困难且繁琐,因此采用了模糊神经网络在线调节pid参数的方法解决。首先设计了模糊神经网络控制器,其次建立了符合S曲线的步进式pid参数调节的规则,给出了基于S曲线的步进式模糊神经网络pid的学习方法,并且将这一模糊规则通过神经网络训练用于pid参数的调节。最后通过MATLAB软件对算法进行比较发现,基于S曲线的模糊pid使得步进电机的速度曲线变化呈S形,符合步进电机的加速度规律,有较高的精准度具有一定的抗干扰能力。而S曲线的步进式模糊神经网络自适应pid有自学习的能力总体上优于模糊pid。相对于传统的pid控制算法,提出的算法响应速度更快,鲁棒性更好,为FDM3D打印机的打印精度提供了理论基础。

关键词： FDM3D打印精度 S加减速曲线步进式pid 模糊神经网络pid