Application of Neural network PID Controller in Constant Temper-ature and Constant Liquid-level System

Guided by the principle of neural network, an intelligent PID controller based on neural network is devised and applied to control of constant temperature and constant liquidlevel system. The experiment results show that this controller has high accuracy and strong robustness and good characters.

一类复杂工业过程的数据驱动与PID协调控制

针对一类具有强非线性且难以建立精确数学模型的复杂工业过程,提出了一种基于PID与数据驱动的协调控制策略。在系统初始阶段,采用PID控制方法,不需要建立系统的数学模型,就能获得大量系统输入输出(I/O)数据。在系统稳态阶段,提出了多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)无模型自适应离散终端滑模控制(model-free adaptive discrete terminal sliding mode control,MFA-DTSMC)方法,该方法基于系统的紧格式动态线性化数据模型,且伪Jacobian矩阵(pseudo-Jacobian matrix,PJM)估计算法仅取决于被控对象的I/O测量数据。其次,设计了一种协调控制策略,实现了PID与数据驱动控制器之间的协调控制。以双容水箱液位系统为例进行仿真实验,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

基于扰动观测器的双容液位系统RBF神经网络滑模控制

针对双容液位系统存在的外部扰动、模型参数不确定等问题,设计了一种基于非线性扰动观测器(nonlinear disturbance observer,NDOB)的径向基函数神经网络滑模控制(radial basis function neural network sliding mode control,RNNSMC)方法。建立双容液位系统数学模型,采用积分型滑模面来提高系统的鲁棒性,在常规积分滑模控制的基础上,通过RBF神经网络(RBF neural network,RNN)对系统的非线性函数进行逼近,并设计非线性扰动观测器估计外部扰动,选用Lyapunov稳定性判据证明了控制策略的闭环稳定性。仿真结果表明,所提控制策略与积分滑模控制(integral sliding mode control,ISMC)方法相比,不需要精确的数学模型,且控制精度更高,抗干扰能力更强。

基于光电流模型的液体介质太赫兹辐射的理论研究

目的超快激光作用液体介质相较于与气态、固态介质可产生更高能量的太赫兹波,相关研究工作在实验方面已相对完善,而理论方面缺少完整解释过程,运用逐步建立瞬态光电流模型的进程详尽论述其物理机制,并通过此模型研究水、丙酮等4种溶液在不同参数条件下对太赫兹的转化效率。方法以水分子为例,在传统光电流模型的基础上,基于其电离原理构建三能级系统,通过水分子电离势确定电离弛豫时间,并联立分子驰豫时间与三阶非线性极化率来确定水分子电离率及电流强度,进而构建完整的液态溶液瞬态光电流模型,并运用该模型在两束800 nm高斯光场下,研究了在水与丙酮等4种液体中不同激光参数对太赫兹辐射能量的影响。结果电场强度越强,导致的分子电离率越高,对应的太赫兹转换效率也越高,并且在特定的激光强度下,最强太赫兹辐射能量对应一个最佳脉宽及脉冲延迟,处于亚皮秒量级,此外,进一步对比了水和丙酮溶液中,太赫兹辐射的能量差异和时频谱特征,结果表明丙酮辐射产率始终最高。结论在液体介质中,太赫兹辐射的能量受介质电离势、吸收系数、分子密度等多方面影响,这也同样说明和验证了丙酮综合性能参数优于水、重水和乙醇。利用光电流模型研究不同液态中太赫兹辐射的强度,为理解相关更多液态介质的辐射情况以及实验提供了参考。

双闭环比值控制系统传感器故障诊断方法

双闭环比值控制系统由于主从回路滞后效应和闭环回路调节作用,使其故障诊断较为复杂。针对该系统传感器故障难以识别的问题,通过分析反映系统动态特性的实时数据,提出一种基于数据驱动的故障诊断方法。利用拉伊达准则标定检测阈值建立故障检测模型;利用传感器故障传播的滞后特性建立故障定位模型;利用突变故障的幅值特性建立了故障估计模型;利用故障调节动态过程的变化趋势建立了故障分离模型;通过在线数据标定获得了故障诊断动态模型。通过实验验证该方法的有效性和高精度。研究结果表明,所提方法适用于一般双闭环比值控制系统传感器的实时故障诊断,其中故障检测准确率可达98.5%,故障定位准确率可达98.5%,故障估计准确率可达99.28%,故障分离准确率可达98%。

循环冷却水系统高效经济利旧的探索实践

对某钢铁厂新建150 MW发电机组,高效经济利旧原3台25 MW发电机组循环冷却水系统进行了探索与实践。针对新建150 MW发电机组无位置可建配套循环冷却水系统,通过对新旧发电机组水量的评估以及系统设备配置的对比,对原冷却系统工艺进行优化,并解决利旧过程中影响安全经济高效运行的问题,使原循环冷却水系统可以满足新建150 MW、25 MW发电机组及电动风机的用水需求。

基于连续液面曲线的间歇采油工作制度优化研究

间歇采油是低产低效井挖潜的常用方式,在应用中大部分都是通过定性和效益因素确定工作制度,缺乏科学性。为精细化、定量化优化其工作制度,结合物质平衡、流入流出动态等理论,并综合考虑井斜、储层物性参数等因素,建立了间歇采油的开关井动液面耦合数学模型,并创新性地将模型计算结果与实测液面恢复曲线进行拟合,从而求取地层物性参数。在此基础上,通过枚举法将开关井动液面进行等分,并从井口产量、泵效、地层流入量等多方面进行优化评价,最终确定合理的工作制度。通过矿场应用验证表明:建立的耦合数学模型,将其数值迭代结果与实测液面恢复曲线进行拟合,能更科学确定间歇采油工作制度,确保油井处于高效协同供排关系。

基于DRNN的结晶器液位控制系统研究

目的针对结晶器液位系统在实际运行中会遇到突然干扰导致控制性能变差的问题,提出一种基于神经网络的智能PID和模型辨识相结合的控制方法。方法建立结晶器液位系统模型,采用对角回归型(DRNN)神经网络PID控制方法,并应用梯度下降法对结晶器控制器的权值进行调整和优化,结合传统PID控制方法对系统抗干扰效果进行分析。结果两种控制方法对比,DRNN控制算法的超调量更小,而在响应速度方面,与传统PID比较更具有调节周期短的明显优势。结论通过MATLAB仿真证明,采用DRNN神经网络PID的控制方法,可以使系统具有较强的自适应能力,当系统受到外来扰动时,不会出现过大的振荡,可以帮助系统及时恢复。

过程控制单回路系统各部分的选择

单回路控制系统是过程控制最基本、最简单的模型.新学员在学习过程控制中对每一个组成部分的正反控制作用的确定特别容易出错.本文通过温度控制、液位控制、压力控制、流量控制的每一个控制系统各个模块正反作用的选择进行深入浅出的介绍.得到一个可以用在任何单回路控制系统的综合结论.

基于双容液位系统的神经网络反步滑模与PCH协同控制

针对工业生产过程的实际需求,该文研究了具有参数不确定性和外部未知干扰的双容液位系统的控制问题。首先,设计了一种反步滑模控制策略(BSMC),以提高控制系统的速度;其次,利用神经网络(NN)逼近系统的非线性函数,以求解系统参数的不确定性和未建模的动态扰动;第三,设计了一种端口控制的哈密顿(PCH)控制策略,以保证控制系统的稳态控制精度;最后,提出了一种协同优化控制方法,它结合了这两种控制方法,充分发挥了神经网络反步滑模(NNBSMC)算法的快速性和PCH算法的高稳态精度。仿真结果表明,利用神经网络反步滑模控制和端口控制哈密顿协同优化控制(NNBSMC+PCH)可以使系统兼顾两种控制器的优点。

蒸汽冷凝水液位检测装置与控制系统的设计

蒸汽在使用过程中会产生大量冷凝水,这些冷凝水是优质的热源给水,回收利用冷凝水就是节约资源。目前生产过程中产生的蒸汽冷凝水一般都会使用密闭的水箱收集,其液位检测采用静压式液位计,但由于长期浸泡在高温、高湿液体中,液位计的稳定性会降低,致使设备故障频发,冷凝水只能从溢流口白白流掉,造成水资源浪费。为了保证准确高效地检测到冷凝水的液位信息,设计了一种蒸汽冷凝水液位检测装置与控制系统,内部液位的检测采用机械结构,通过该检测机构将液位信息传送到外部多个接近开关传感器,接近开关将转化后的液位信息传送到控制系统,从而实现了对液位的有效控制。

连铸结晶器液面控制系统技术改造

针对河钢宣钢2号连铸机因为现有设备老化严重造成了废品率较高的现状,通过分析,认为结晶器液面控制不稳定是造成铸坯表面结疤等缺陷的重要原因之一。根据该分析结果,进一步阐述对连铸结晶器液面控制系统进行改造的总体思路、实施方案和效果等。

新丰江水电站防水淹厂房保护系统建设

针对新丰江水电站水淹厂房事故影响因素,设计了一套防水淹厂房保护系统。笔者分析了水淹厂房事故水源及原因,详细介绍了防水淹厂房保护系统的建设方案和液位信号控制逻辑。该系统采用3种不同原理的液位传感器,通过PLC对液位传感器检测信号进行逻辑判断,降低水淹厂房事故信号的误报率,提升水淹厂房事故出口信号动作的可靠性。运行结果表明,防水淹厂房保护系统能够很好地满足新丰江水电站“无人值班”(少人值守)安全运行的要求。该系统的建设可为国内同类型的水电站及抽水蓄能电站建设防水淹厂房保护系统提供参考依据。

基于PLC的液体混合自动控制系统设计

阐述PLC自动控制系统的设计,通过传感器感应液体的液位(L1、L2、L3)变化,实现对三种液体按要求的占比混合的目的。系统仿真调试验证,提高不同液体混合的精确度和效率。

PID参数自整定条件下的液位控制系统设计研究

为了优化液位控制系统设计方案,将可视化分析、限定控制范围内自动化控制、串级控制3项技术融为一体,设计一套完整的液位控制系统。该系统采用PID参数自整定方法,创造液位控制条件,增加储油箱,设计双容液位控制系统,通过串级控制,以副控制环节带动主控制回路,提高液位控制精度。系统测试结果显示,本系统作业期间各项指标皆达到标准,PID参数整定条件下的控制效果良好。

城际轨道交通地下车站区间防淹门安装及监控系统升级改造技术研究

为解决城际轨道交通列车因运行时速高产生的隧道活塞风压大,且采取接触网供电的方式而引起的防淹门安全等级高于普通地铁安全等级的问题。从门叶工厂化生产、分块吊装、液位传感器综合调试优化、综合监控系统升级、增设防护措施等方面进行了研究和实施。实现了监控系统及防护的有效化、多元化,确保了城际轨道交通运行安全、可靠,为类似工程的应用提供了指引及参考。

整车膨胀水箱液位上涨故障原因分析

针对整车膨胀水箱液位上涨故障,本文从冷却系统结构设计、整车冷却管路布置、膨胀水箱作用原理等多维度进行了全面、系统梳理。结合具体市场故障案例,通过对发动机及整车冷却系统管路布置及其压力、温度等详细排查及测试分析,揭示了膨胀水箱液位上涨的原因和机理,给出了相对系统、全面的故障分析思路和方法,并提出相应的改进措施,为整车冷却系统的匹配优化提供参考。

一种研究多孔介质中水气分散体系运移机制的仿真模拟新方法

水气分散体系可有效改变地层油渗流通道,抑制驱替流体的窜流,扩大水气分散体系在油层中的波及体积,提高剩余油的动用效果。由于难以直接观察多孔介质中水气分散体系的流动,因此对于水气分散体系在多孔介质中的运移机理研究较少。笔者提出一种研究水气分散体系在多孔介质中运移的仿真模拟新方法,基于水平集方法和气液两相流,使用多物理场耦合数值计算软件COMSOL Multiphysics进行研究。对水气分散体系在孔喉中的贾敏效应、聚并和卡断机理进行了仿真研究,探讨了水气分散体系运移过程中孔喉压力的影响因素,分析分散相气泡聚并过程的形态变化,研究水气分散体系在孔喉中发生卡断现象的动态特征,结果表明数值模拟可以直观的体现水气分散体系在多孔介质中的运移机制。

基于PLC技术的自动化液位仪表故障识别系统研究

自动化液位仪表功能全面,集成度高,便于工业生产,但给检修维护造成一定难度,可基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)技术设计研究针对自动化液位仪表的故障识别系统。文章首先简述了自动化液位仪表的工作原理,其次分析了自动化液位仪表应用期间常见的故障问题,最后从整体结构构建、硬件结构设计、软件流程设计和功能设计检测4个方面提出以PLC技术为支撑的故障识别系统的构建方法。

城市轨道交通项目消防水池水位显示设计探讨

分析了规范对消防水池液位显示的相关要求,详细介绍了城市轨道交通项目中消防水池水位在消防控制室显示的两种实现方式及相应的设计界面划分,并对两种消防水池水位显示方式的选择做了简要对比分析。经过研究得出结论:相关设计人员应根据城市轨道交通项目的特点合理选择消防水池水位显示方式。