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基于以太网的多电阻炉远程控制实验平台研究

作　者: 史晓艳
导　师: 顾德英
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: ControlLogix控制平台 炉温 以太网 改进的BP神经网络PID
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 22次
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内容摘要


随着微电子技术、计算机技术以及通信技术的飞速发展,工业网技术也日见成熟,正在向着集成化、智能化方向发展。罗克韦尔自动化有开放的Netlinx网络架构及ControlLogix平台在过程控制领域得到了广泛的应用。论文对开放式Netlinx进行了深入研究,采用Enthernet/IP、DeviceNet两层网络及ControlLogix控制系统搭建了基于以太网的多电阻炉远程控制实验平台。实验完成了整体布局设计、硬件接线、监控系统的设计、NetLinx工业通信网络的规划和实验调试等工作。通过RSLinx软件建立系统设备间网络通讯,实现了多台电阻炉的远程控制。利用RSView32设计监控系统实现了远程电阻炉的温度实时监控及报警。在对电阻炉进行机理分析的基础上,得到电阻炉的数学模型。针对电阻炉具有纯滞后、大惯性、时变性特点,采用BP神经网络,建立了参数kp,ki,kd的自学习PID控制器,提高了电阻炉温度控制的技术指标。通过MATLAB仿真,对传统PID和BP神经网络PID的控制性能进行了比较分析。针对基本BP训练算法收敛速度慢和易陷入局部极小值的缺陷,采用了基于拟牛顿算法的改进策略,通过仿真和实验测试的结果证明了该控制模型有效地改善了网络的收敛性能和训练速度。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 本课题研究目的和意义  10
  1.2 以太网的产生背景  10-11
  1.3 工业以太网技术的发展现状  11-13
    1.3.1 通信确定性与实时性  11-12
    1.3.2 稳定性与可靠性  12
    1.3.3 工业以太网协议  12-13
  1.4 工业以太网技术的优势  13-14
  1.5 工业以太网技术的发展趋势与前景  14-15
  1.6 以太网技术在自动控制系统中的应用  15
  1.7 本课题研究内容及构成  15-18
第2章 NetLinx网络  18-30
  2.1 引言  18
  2.2 NetLinx三层网络体系概述  18-19
  2.3 通用工业协议CIP  19-22
    2.3.1 CIP网络概况  19-20
    2.3.2 CIP简介  20-22
  2.4 设备网DeviceNet  22-24
  2.5 控制网ControlNet  24-26
  2.6 工业以太网Ethernet/IP  26-28
  2.7 ControlLogix系统  28-29
  2.8 本章小结  29-30
第3章 多电阻炉控制系统设计  30-50
  3.1 引言  30
  3.2 多电阻炉温度控制系统总体方案设  30-31
  3.3 电阻炉温度控制系统硬件设计  31-42
    3.3.1 控制系统主要技术性能指标  31
    3.3.2 系统的控制对象  31-39
    3.3.3 电阻炉实验系统接线  39-42
  3.4 电阻炉温度控制系统软件设计  42-48
    3.4.1 通讯配置  43
    3.4.2 DeviceNet设备网规划  43-44
    3.4.3 多电阻炉实验系统下位机软件  44-45
    3.4.4 多电阻炉实验系统上位机软件  45-48
  3.5 本章小结  48-50
第4章 基于BP神经网络PID的多电阻炉控制  50-72
  4.1 引言  50
  4.2 电阻炉数学模型  50-52
  4.3 PID控制  52-56
    4.3.1 PID控制基本原理  52-53
    4.3.2 Kp、Ki、Kd对控制质量的影响  53-54
    4.3.3 PID控制在多电阻炉控制系统中的应用  54-56
  4.4 BP神经算法  56-59
    4.4.1 人工神经元基本原理及模型  56-57
    4.4.2 BP神经网络的结构  57-59
  4.5 BP神经网络PID控制  59-63
    4.5.1 控制器的设计  59-62
    4.5.2 仿真研究  62-63
  4.6 改进的BP神经网络PID控制  63-69
    4.6.1 BP算法的缺陷  63-64
    4.6.2 BP算法的改进  64-67
    4.6.3 仿真研究  67-69
  4.7 各控制算法比较  69
  4.8 本章小结  69-72
第5章 结论与展望  72-74
  5.1 工作总结  72
  5.2 今后工作展望  72-74
参考文献  74-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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