过热汽温模糊神经网络预测控制器的设计

针对锅炉过热汽温的特点,设计前馈-反馈串级复合型控制系统。主控制器采用基于神经网络预测模型的模糊神经控制,即该控制器首先是将神经网络与预测控制相结合,采用改进的递阶遗传算法对神经网络的权值和结构同时进行训练,实现了非线性、大时滞系统模型的精确预测;然后将模糊控制与神经网络相结合,实现模糊神经预测控制。副控制器采用二自由度PID控制器。仿真结果表明,该控制显著提高锅炉过热汽温这一非线性、大时滞系统的控制品质,且易于工程实现。

基于模糊神经网络预测控制的高速列车ATP研究

在目标-距离速度控制模式普遍应用于我国高速铁路列车控制的背景下,本文针对高速列车运行性能的要求,将模糊神经网络预测控制运用到高速铁路ATP中,对列车速度进行控制。控制系统以闭塞区间为单位,建立高速列车速度模糊神经网络预测控制模型。在闭塞区间内,利用车-地通信将控制所需信息发送至列控中心;根据所得信息,通过预测控制算法得到从当前位置到闭塞分区出口的列车速度自动防护曲线并确定列车运行方式和控制策略;在每1个通信周期内,利用滚动优化和误差校正进行速度优化。仿真结果表明,与传统的控制方法相比,基于模糊神经网络预测控制的高速列车ATP具有更高的安全性。

变风量空调系统的模糊神经网络预测控制

针对变风量中央空调系统具有多变量、大滞后和非线性的系统特性及常规控制算法系统响应慢、控制精度不高等问题,提出了模糊神经网络预测控制策略.该方法将模糊神经网络控制与预测控制技术相结合,建立了模糊神经网络与预测控制结合的复合控制器模型,通过优化变风量控制方式,有效地实现了中央空调系统的预测控制.结果表明,该控制方法能使系统具有良好的动态性能和稳态性能,控制精度高,节能效果显著,具有广泛的应用前景.

采用炉膛辐射信号的锅炉燃烧系统模糊神经网络预测控制的仿真研究

针对火电厂燃烧过程中主蒸汽压力控制系统的大时滞、大惯性和非线性 ,采用以炉膛辐射信号为中间被调量的串级控制系统 ,并设计一个基于神经网络预测模型的模糊神经网络控制器作为主控制器。该控制器首先将神经网络与预测控制相结合 ,采用递阶遗传算法对神经网络的结构和权值分别进行训练 ,以实现非线性、大时滞系统模型的精确预测 ;然后将模糊控制与神经网络相结合 ,实现模糊神经网络预测控制。考虑到炉内剧烈的湍流燃烧造成炉膛辐射信号包含随机分量 ,又设计了一个附加判断器的二自由度 PID控制器作为副控制器。仿真结果表明 ,该方案显著提高了非线性、大时滞燃烧系统的控制品质 。

模糊神经网络预测控制在配料系统中的应用

针对水泥生产过程中皮带配料系统的惯性、滞后、非线性及现场干扰频繁等特点,设计一种模糊神经网络预测控制算法,将模糊控制、神经网络与预测控制相结合,增强算法的自学习、跟踪与抗干扰能力,神经网络预测模型有效地补偿了传统预测控制基于线性模型的局限性。将该控制算法用于皮带配料控制系统中,仿真结果表明,物料流量控制效果优于传统的PID控制,配料精度有了明显的提高。

多轴数控加工表面粗糙度的自适应模糊神经网络预测控制方法研究

将模糊神经网络作为预测方法的主要理论工具,设计预测模型结构、层次及确定节点,并结合多轴数控加工特点对其加工表面粗糙度预测,其中以工艺参数(选择有限的主要因素)为输入变量作为网络模型的输入,以加工表面粗糙度作为网络的输出,利用实验中获得的数据样本及刀具参数对模型进行校验和调整,获得精度较高的自适应模糊神经网络预测模型。

变结构模糊神经网络预测控制在变风量空调系统中的应用

针对变风量空调(VAV)系统具有大时滞、高度非线性和输入量多的特点,提出了变结构模糊神经网络预测优化控制算法,采用正-逆模糊神经网络建立VAV系统的预测模型,通过混合学习算法对变结构模糊神经网络的前、后件参数进行辨识,并对该系统进行仿真研究,达到了较好的控制效果。

基于模糊神经网络的微电网荷储协调智能控制方法

针对传统比例-积分-微分(proportional integral derivative,PID)控制和模型论控制方法难以应对新型电力系统背景下微电网面临的运行场景复杂多变的问题,提出了基于模糊神经网络的微电网荷储协调智能控制方法。首先确定了微电网模糊控制输入及输出变量,以平抑净负荷波动及减少储能充放电频次为目的,将微电网控制经验总结成模糊规则表,采用神经网络深度学习算法修正模糊控制模型的隶属度函数中心、宽度和输出权重来提高模型的自适应能力,从而制定了可调控负荷和储能的功率控制系数;进而针对模糊神经网络控制输出的负荷调控需求量在各可调控负荷间分配的问题,提出了基于灵活性供给指标排序的负荷调控优先级选择方法,最终完成了微电网系统储能单元和可调控负荷控制策略的制定。某典型微电网系统算例仿真结果表明,所提方法制定的各可调控负荷与储能控制策略能在避免储能频繁和过度充放电的同时,在并网状态下有效减弱并网功率对上级电网造成的随机扰动,在孤岛状态下能够有效平抑系统功率波动,提升系统运行稳定性。

基于RBF神经网络与模糊控制的短期负荷预测分析

短期负荷是电力系统调度中十分重要的内容,并且传统的负荷预测将线性建设作为基础,但是这样预测精准度较低,很难满足电力系统稳定运行的需求。对此,在短期负荷预测期间,为了取得良好的结果,将RBF神经网络与模糊控制作为基础,通过利用仿真实验平台,构建网络模型,并且利用以往的短期负荷数据展开预测工作,这样预测结果产生偏差的几率相对较小,取得相对较为理想的结果。基于此,本文主要分为三个部分,首先对RBF神经网络与模糊控制的相关概述进行了分析,其次阐述了RBF神经网络与模糊控制在短期负荷预测中的具体应用,最后利用实例对RBF神经网络与模糊控制的应用进一步的验证,充分说明RBF神经网络与模糊控制具有较强的可靠性,确保电力系统运行的稳定性。

基于模糊RBF神经网络PI控制的塑料薄膜收卷张力控制系统研究

介绍了吹塑机收卷张力控制系统模型,建立收卷张力数学模型并得出影响塑料薄膜收卷张力的主要因素。针对常规PID在薄膜收卷张力控制中的缺陷,提出了基于模糊RBF神经网络PI控制的薄膜张力控制方法,模糊RBF神经网络参数的初始值先通过改进的遗传算法进行优化,加快误差的收敛速度。该控制方法既能利用模糊控制的非线性控制作用,又能利用神经网络的自学能力,实现PI控制器参数实时自整定的要求。仿真结果表明该系统响应适度快、超调小、抗干扰性强,具有优良的控制效果。

基于模糊神经网络PID的煤矿掘进机俯仰控制研究

目前煤矿掘进机俯仰控制主要采用PID控制方法,在掘进机俯仰控制时变性与液压系统非线性情况下的控制精度不高。掘进机俯仰控制通过控制液压缸行程实现,将传统PID算法与模糊控制、神经网络等相结合,可有效提高液压缸行程控制精度。提出了一种基于模糊神经网络PID的煤矿掘进机俯仰控制方法。通过分析掘进机支撑部运动学关系,得到俯仰角与支撑部液压缸的数学关系;介绍了掘进机俯仰控制液压系统工作原理,建立了液压系统及其传递函数模型;将模糊控制与神经网络相结合,形成模糊神经网络,利用模糊神经网络优化PID控制参数,再结合支撑机构数学模型和液压系统传递函数模型,建立掘进机俯仰角模糊神经网络PID控制模型,实现煤矿掘进机俯仰机构自动精确控制。该方法可使掘进机俯仰机构更加快速、准确到达预设位置,解决掘进机俯仰控制中的时变性与非线性难题。仿真结果表明:模糊神经网络PID控制算法相较于模糊PID和PID控制算法,跟踪误差分别降低了69.34%和74.49%。通过液压缸位移控制模拟煤矿掘进机在突变工况和跟随工况下的俯仰控制,结果表明:模糊神经网络PID控制算法相比模糊PID和PID控制算法,俯仰控制跟踪误差最小,对位置信号的平均响应时间分别缩短了27.22%和50.33%,动态控制性能更好。

基于神经网络的永磁同步电机模型预测电流控制

针对备选电压矢量有限导致永磁同步电机有限集模型预测电流控制性能较差及计算量较大的问题,提出基于神经网络的永磁同步电机模型预测电流控制。基于7个基本电压矢量和121个扩展电压矢量的永磁同步电机模型预测电流控制分别建立7分类和121分类神经网络。随着备选电压矢量的增加,模型预测电流控制性能提升,对应的神经网络控制性能也得到改善,但分类任务数也随之增加。对于多步模型预测控制,计算量随步长呈指数上升,但输出电压矢量不变。因此,基于两步模型预测电流控制建立7分类神经网络。仿真结果表明:以上神经网络控制均可行,性能与相对应的模型预测电流控制基本相当。实时性实验结果表明相较于单步模型预测电流控制,神经网络控制并不占优势,但相较于两步模型预测电流控制,神经网络实时性有明显优势,计算耗时减小29.58%,表明神经网络控制更适于多步模型预测电流控制。

基于BP神经网络的集中供热二次网回水温度预测控制研究

针对集中供热系统二次管网存在的水力失调问题,设计了二次网水力平衡调节及回水温度预测模型,并实施智能控制策略,以实现二次网回水温度的精准控制。首先,构建BP神经网络预测模型,将此模型的输出视为二次网回水温度给定值;其次,在整个系统控制中,实施BP神经网络与PID控制器相结合的策略,进行二次网回水温度的控制。以高邑县某小区换热站数据为基础,通过阶跃响应曲线法建立二次网回水温度控制系统的数学模型,并通过BP-PID控制进行仿真实验。实验结果表明,与传统PID控制器相比,BP-PID控制器具有调节时间短、超调量小的优点,能够快速达到平稳状态。

基于改进SSA结合模糊RBF神经网络的悬臂梁振动主动控制

随着航空航天事业的发展,为了节省燃料,同时提高航天器速度,航天器采用更轻的材料来减少质量。然而,此举也引入了柔性振动,灵活的振动增加了姿态控制的时间,导致姿态精度控制不尽如人意。因此,有效抑制柔性振动以实现高精度姿态控制非常重要。论文以柔性压电悬臂梁作被控对象,并利用压电薄膜(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)作传感器和致动器,分析其振动的控制问题。基于PID和模糊理论的局限性,结合模糊控制器能模仿专家经验和径向基神经网络(Radial Basis Function Network,RBFNN)善于学习的优点,设计了模糊径向基(Fuzzy Radial Basis Function,FRBF)神经网络控制器来抑制悬臂梁的振动,并采用混沌映射的种群初始化策略、疯狂算子的领导者位置更新策略、精英保留及动态惯性权重的追随者位置更新策略改进的樽海鞘群算法(Salp Swarm Algorithm,SSA)来优化模糊神经网络权值。将改进后的控制方法在Matlab软件环境下进行了数值仿真,仿真结果表明,应用改进的模糊径向基神经网络控制器可以有效地提升主动控制的振动效果。

基于模糊BP神经网络的智能轮椅BLDCM控制

现阶段多数轮椅电机仍使用传统PID控制,该控制方式存在控制精准度较低、超调量较大以及抗扰动能力差等问题。为解决以上问题,通过对无刷直流电机进行研究,在分析了其控制方法后,提出一种基于模糊BP神经网络的BLDCM控制方法。首先,研究了BLDCM结构并搭建数学模型。其次,在模型基础上构建了模糊BP神经网络PID控制器。最后,在Matlab/Simulink中搭建整个电机控制系统进行三种不同工况下的运动控制仿真,并与传统PID控制算法进行对比。实验结果表明:模糊BP神经网络PID控制策略能获得更好的PID控制参数,具有良好的抗扰动能力,有效的改善了整个轮椅控制系统的动态性能。

二氧化氮浓度时空预测:一种区间二型直觉模糊神经网络方法

空气中二氧化氮浓度的高低对环境保护和公共健康具有重要影响。目前二氧化氮浓度预测方法在表征时空关联性方面存在不足。鉴于此,提出了新的使用区间二型直觉模糊神经网络时空预测二氧化氮浓度的方法。首先,阐述了该区间二型直觉模糊神经网络框架,引入可变系数加权其隶属部分和非隶属部分的输出,并采用随机向量泛函链接神经网络作为规则后件;然后,为确定网络结构和参数,采用分层聚类算法得到模糊规则库,并通过最小二乘法优化网络后件的输出权值;最后,使用2018年1月至3月采集的北京市二氧化氮浓度真实数据进行数值验证。实验结果表明,与现有方法相比,该方法在短期和长期时空预测方面均取得了较高的预测精度和效率。

基于深度模糊神经网络的太阳总辐射预测研究

提出一种基于深度模糊神经网络的太阳总辐射预测模型。首先利用Pearson相关系数分析太阳总辐射关键影响因素,其次利用深度学习多隐含层所具有的特征提取优势将模糊神经网络模块重复连接,构建深度模糊神经网络模型,并使用蝗虫优化算法对其中心值和宽度进行优化。利用所提太阳总辐射预测模型对5个气象站点的相关数据进行仿真实验,并对结果进行分析。仿真结果表明:所提预测模型较其他模型具有较高的预测精度,验证了模型的有效性,可满足无辐射监测站点太阳总辐射预测的需要。

基于模糊神经网络的氢液化氦气压力PID控制

为了解决氢液化装置氦气压力调节系统超调量大、响应速度慢、调节时间长、控制参数无法在线整定等问题,针对系统具有非线性和时变性的特点,设计了基于模糊神经网络的PID控制器以及基于双曲正切函数的改进型激活函数。仿真结果表明:相比传统PID控制或模糊PID控制,采用模糊神经网络PID控制的系统动态性能显著改善,使得氢液化装置的氦气压力调节更加稳定可靠。

基于神经网络的轮式移动机器人非线性模型预测控制研究

针对轮式移动机器人受到障碍物干扰导致运动轨迹跟踪误差较大问题,提出了神经网络非线性模型预测(NN-NMP)控制方法,并对轮式移动机器人避障效果进行仿真验证。建立了轮式移动机器人运动模型,并且定义了机器人运动方程式。设计非线性模型预测控制方法,引用神经网络算法,通过训练多层神经网络对非线性模型预测控制误差进行逼近,从而使轮式移动机器人控制系统具有更好的避障能力。设置3种不同环境,利用Matlab软件对轮式移动机器人避障结果进行仿真,对比和分析轮式移动机器人采用2种控制方法的输出结果。结果显示:在无障碍物环境中,采用传统比例-积分-微分(PID)控制方法和NN-NMP控制方法,轮式移动机器人均能较好地按照期望轨迹进行移动。在有障碍物环境中,采用传统PID控制方法,轮式移动机器人虽然能够躲避障碍物,但是跟踪误差较大。采用NN-NMP控制方法,轮式移动机器人不仅能够躲避障碍物,而且跟踪误差相对较小。采用NN-NMP控制方法,能够降低轮式移动机器人跟踪误差,具有较好的避障能力。

基于模糊神经网络的造纸机械电力传动控制系统设计

造纸机械中电力传动机构的传动点数量多,控制难度较大,故提出基于模糊神经网络的造纸机械电力传动控制系统设计研究。硬件设计,包括电力传动控制结构设计单元、电力传动速度测量传感器设计单元与电力传动控制器设计单元,软件设计,包括模糊神经网络控制模型构建模块、电力传动速度控制实现模块与电力传动张力控制实现模块。通过硬件单元与软件模块的联合应用共同实现造纸机械电力传动的控制。实验数据显示:应用设计系统获得的电力传动点速度控制结果与期望速度相同,电力传动点张力控制结果与期望张力相同,充分证实了设计系统应用性能较佳。