CN108845599A - 一种自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法，本发明公开一种对木材缓释规律分析仪封闭腔加热装置温度控制优化算法，涉及对木材检测缓释规律检测仪加热装置控制方法的研究，该方法以木材缓释性能检测仪的加热装置作为被控对象，通过温度传感器、加热及制冷装置以及控制器组成BP神经网路反馈PID系统进行控制，系统通过学习加热功率与实际温度之间的变化规律，自动校正系统PID参数从而使系统的加热装置快速准确的达到预设值。本发明方法实现简单，控制精确，无需对硬件设施太多改动，仅仅通过算法的改变，从而改变加热系统时滞性较大，较难达到预设温度的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法，属于木材热物理性能检测及研究领域。
背景技术
木材的热物理性质一直是研究的木材应用的重要方向，而板材缓释性能是其一项重要指标，基于此木材缓释规律分析仪得以研发。但为保证样品能够均匀加热，装置采用水加热方式，而其中水加热的加热方式的温度较难控制。针对传统PID控制方法不能较好解决木材缓释规律分析仪水加热器大时滞性的问题，本发明提出一种自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在问题，提供一种自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法，以解决现在传统PID控制方法不能较好解决木材缓释规律分析仪水加热器大时滞性的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供了一种自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法，包括：
(1)控制制热管电极，制热管电极通过加热制热水管中的水从而达到对被检测样品加温。
(2)用神经网络与PID进行结合的方法控制水温，使得该水温控制系统能够实时调整装置的PID控制器参数，并通过神经网络对系统的性能进行学习，从而找出系统的最优参数 (Kp、Ki、Ka)。
(3)设置i(k)和与y(k)为控制量中的目标值与当前数值，u(k)为输出的作用率。
(4)使用二次型性能指标对神经网络各节点的加权系数进行相应的优化，其中优化加权系数的方式是通过求解输出误差和控制增量加权平方和的最小值点，其中该木材缓释规律分析仪神经网路PID的网络控制。
(5)根据制热管电极的功率与制热水管温度之间呈线性关系，其中制热水管的温度由内部的传感器测得，制热管电极的输出功率作为被控对象，运行时由系统上位机输入所需的制热水管目标温度等参数，及加热系统温升变化规律，同时由下位机检测获取制热水管实际温度。将神经网络PID算法加入到控制系统中，根据上位机设定的制热水管的目标温度值和当前水温进行比较，得出差值，控制器再对差值进行分析、计算和处理之后，从而产生新的控制信号，在不断地调整过程中不断修订系数，实现参数的自整定，从而使系统的性能达到最优，通过数字量和模拟量的相互转化实现所允许范围内的电流信号与发热功率的相互调节，完成制热管对水管加热功率的精确控制。
这样，通过使用本发明的自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法，涉及对木材检测缓释规律检测仪加热装置控制方法的研究。整体属于木材热物理性能检测及研究领域。该方法以木材缓释性能检测仪的加热装置作为被控对象，通过温度传感器、加热及制冷装置以及控制器组成BP神经网路反馈PID系统进行控制，系统通过学习加热功率与实际温度之间的变化规律，自动校正系统PID参数从而使系统的加热装置快速准确的达到预设值。本发明方法实现简单，控制精确，无需对硬件设施太多改动，仅仅通过算法的改变，从而改变加热系统时滞性较大，较难达到预设温度的问题。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法的木材缓释规律分析仪结构图；
图2是本发明实施例的自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法的控制算法结构图；
图3是本发明实施例的自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法的自适应神经网络 PID控制结构图；
图4是本发明实施例的自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法的木材缓释规律分析仪神经网络PID网络控制方案。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考的附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图进一步说明。
如图1-图4所示，本发明的自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法包括：
(1)控制制热管电极，制热管电极通过加热制热水管中的水从而达到对被检测样品加温；
(2)用神经网络与PID进行结合的方法控制水温，使得该水温控制系统能够实时调整装置的PID控制器参数，并通过神经网络对系统的性能进行学习，从而找出系统的最优参数 (Kp、Ki、Ka)；
(3)设置i(k)和与y(k)为控制量中的目标值与当前数值，u(k)为输出的作用率；
(4)使用二次型性能指标对神经网络各节点的加权系数进行相应的优化，其中优化加权系数的方式是通过求解输出误差和控制增量加权平方和的最小值点，其中该木材缓释规律分析仪神经网路PID的网络控制；
(5)根据制热管电极的功率与制热水管温度之间呈线性关系，其中制热水管的温度由内部的传感器测得，制热管电极的输出功率作为被控对象，运行时由系统上位机输入所需的制热水管目标温度等参数，及加热系统温升变化规律，同时由下位机检测获取制热水管实际温度。将神经网络PID算法加入到控制系统中，根据上位机设定的制热水管的目标温度值和当前水温进行比较，得出差值，控制器再对差值进行分析、计算和处理之后，从而产生新的控制信号，在不断地调整过程中不断修订系数，实现参数的自整定，从而使系统的性能达到最优，通过数字量和模拟量的相互转化实现所允许范围内的电流信号与发热功率的相互调节，完成制热管对水管加热功率的精确控制。
木材的热物理性质一直是研究的木材应用的重要方向，而板材缓释性能是其一项重要指标，基于此木材缓释规律分析仪得以研发。但为保证样品能够均匀加热，装置采用水加热方式，而其中水加热的加热方式的温度较难控制。针对传统PID控制方法不能较好解决木材缓释规律分析仪水加热器大时滞性的问题,本发明提出一种基于神经网络PID自整定水温控制算法。
该装置的示意图如下图1所示。本文的控制对象便是制热管电极，制热管电极通过加热制热水管中的水从而达到对被检测样品加温的目的。
PID控制器在控制领域是最为广泛的控制器，其在工业、农业等领域有较为广泛和成熟的应用。虽然传统PID控制器在水温控制中已有较为成功的应用，但由于水温控制系统的时滞性导致较高精度的水温快速控制变得较为复杂。
本发明提出用神经网络与PID进行结合的方法控制水温，使得该水温控制系统能够实时调整装置的PID控制器参数，并通过神经网络对系统的性能进行学习，从而找出系统的最优参数(Kp、Ki、Ka)。基于神经网络的PID控制算法框架如下图所示：
神经元PID控制器结构图如下图所示，图中i(k)和与y(k)为控制量中的目标值与当前数值，u(k)为输出的作用率。
本发明同时使用二次型性能指标对神经网络各节点的加权系数进行相应的优化，其中优化加权系数的方式是通过求解输出误差和控制增量加权平方和的最小值点。其中该木材缓释规律分析仪神经网路PID的网络控制。
因制热管电极的功率与制热水管温度之间呈线性关系，其中制热水管的温度由内部的传感器测得，制热管电极的输出功率作为被控对象。运行时由系统上位机输入所需的制热水管目标温度等参数，及加热系统温升变化规律。同时由下位机检测获取制热水管实际温度。将神经网络PID算法加入到控制系统中，根据上位机设定的制热水管的目标温度值和当前水温进行比较，得出差值。控制器再对差值进行分析、计算和处理之后，从而产生新的控制信号，在不断地调整过程中不断修订系数，实现参数的自整定，从而使系统的性能达到最优。通过数字量和模拟量的相互转化实现所允许范围内的电流信号与发热功率的相互调节，完成制热管对水管加热功率的精确控制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种自动调节木材缓释装置水加热系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)控制制热管电极，制热管电极通过加热制热水管中的水从而达到对被检测样品加温；
(2)用神经网络与PID进行结合的方法控制水温，使得该水温控制系统能够实时调整装置的PID控制器参数，并通过神经网络对系统的性能进行学习，从而找出系统的最优参数(Kp、Ki、Ka)；
(3)设置i(k)和与y(k)为控制量中的目标值与当前数值，u(k)为输出的作用率；
(4)使用二次型性能指标对神经网络各节点的加权系数进行相应的优化，其中优化加权系数的方式是通过求解输出误差和控制增量加权平方和的最小值点，其中该木材缓释规律分析仪神经网路PID的网络控制；
(5)根据制热管电极的功率与制热水管温度之间呈线性关系，其中制热水管的温度由内部的传感器测得，制热管电极的输出功率作为被控对象，运行时由系统上位机输入所需的制热水管目标温度等参数，及加热系统温升变化规律，同时由下位机检测获取制热水管实际温度，将神经网络PID算法加入到控制系统中，根据上位机设定的制热水管的目标温度值和当前水温进行比较，得出差值，控制器再对差值进行分析、计算和处理之后，从而产生新的控制信号，在不断地调整过程中不断修订系数，实现参数的自整定，从而使系统的性能达到最优，通过数字量和模拟量的相互转化实现所允许范围内的电流信号与发热功率的相互调节，完成制热管对水管加热功率的精确控制。
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Publications (1)
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2018
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