基于改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電加熱爐爐溫PID控制研究
由于電加熱爐是溫度參數(shù)的定值控制,且存在干擾和對(duì)象參數(shù)變化的情況,為驗(yàn)證改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的效果,分別對(duì)其跟蹤設(shè)定值特性、及適應(yīng)對(duì)象參數(shù)變化的能力進(jìn)行仿真研究,并與基于傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的控制效果進(jìn)行比較分析。圖3為單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn),圖4為過(guò)程對(duì)象單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)是在控制器參數(shù)不變的情況下改變對(duì)象G(S)參數(shù)的仿真結(jié)果。(注:以下各圖中實(shí)線(xiàn)或“I”均表示改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制結(jié)果,虛線(xiàn)、點(diǎn)線(xiàn)或“T”表傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的控制結(jié)果;A、B、C分別表示G(S)三種參數(shù)變化了的模型)
從仿真結(jié)果看,改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器比傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器在控制性能上有了一定程度的提高,尤其是在系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間和抗干擾性方面的優(yōu)化較為明顯。這主要是因?yàn)樵贐P算法中采用了改進(jìn)共軛梯度法,加快了BP算法的收斂速度,從而保證了系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間較短,又具有較好的泛化能力,因此,具有較強(qiáng)的抗干擾和適應(yīng)參數(shù)變化的能力
4 結(jié)論
改進(jìn)共軛梯度BP算法在不增加算法復(fù)雜度的情況下,通過(guò)梯度的共軛方向來(lái)尋求網(wǎng)絡(luò)的全局最優(yōu)值,從而避免網(wǎng)絡(luò)陷入局部極小值。本文將其替代傳統(tǒng)的BP算法構(gòu)造智能PID控制器,并進(jìn)行了以電加熱爐為模型的控制系統(tǒng)仿真。結(jié)果表明,這種改進(jìn)算法能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度,改善網(wǎng)絡(luò)的收斂性能,避免網(wǎng)絡(luò)陷入局部極小值,取得了良好的控制性能。
評(píng)論