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气力输送控制系统及其智能控制方法的研究

作　者: 姜丰辉
导　师: 杭柏林
学　校: 青岛科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 气力输送两级计算机控制基于DRNN网络的气源控制基于BP网络的终端压力控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

气力输送技术广泛应用于橡胶、冶金、电力、化工、食品等行业中，其特点是粉状物料在管道内运送不受天气变化影响，对环境无污染，而且能够进行垂直输送。本课题所涉及的气力输送系统主要面向橡胶、轮胎行业的重要原料炭黑的运送环节。随着企业信息化发展的需要，气力输送控制系统总体结构采用了两级计算机控制方案。而用户对炭黑输送质量与输送效率的要求也日益提高，这就使得对气源压力、流量系统和终端压力系统这两个气力输送系统的子系统进行有效的控制变得非常必要。首先，本文对气力输送技术作了一个综述，简要介绍了气力输送技术的发展历史及各种不同输送技术的特点，重点介绍了橡胶、轮胎行业应用最多的双管密相气力输送技术的工艺，及关键部件。其次，阐述了控制系统的总体设计方案。根据分级管理、分而自治、综合调节和开放系统的设计原则，设计了两级计算机控制的方案，系统由上而下分为管理级和控制级，形成分级控制，同时除了系统内级间通讯的接口外，各级均预留有通讯接口，以备与其它设备的控制系统或工厂局域网进行连接。然后，系统的论述了两级计算机控制的实现。控制级是整个系统的控制核心，使用性能可靠的工业可编程控制器(PLC)，实现对系统整体运行的控制。管理级采用通用个人计算机，解决了与西门子S7 300／400PLC的通讯接口问题，实现了管理级与控制级PLC的对接。利用强大的数据库功能对工业生产数据进行记录和管理，实现了系统管理功能。最后，提出了新的气源压力、流量系统控制方案，建立了对气源压缩空气压力、流量系统的基于神经网络整定的PID解耦控制算法。由于控制过程具有非线性，压力、流量又相互耦合，神经网络辨识是解决这一问题的有效途径，运用DRNN神经网络，实现了对PID参数的在线优化调整，从而对气源压力、流量进行有效的控制。提出对终端压力系统进行连续量控制，建立了终端压力系统数学模型，由于系统参数的时变性，提出了基于BP网络整定的PID控制算法，并进行了仿真研究。气力输送两级计算机控制系统在橡胶、轮胎行业的应用，提高了生产率，减轻了劳动强度，改善了工作环境。本方案对其它行业的气力输送控制系统亦有一定的借鉴作用。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
符号说明  9-11
第1章绪论  11-16
  1.1 课题背景及意义  11-12
  1.2 国内外相关领域的研究和应用状况  12-13
    1.2.1 国外的研究和应用状况  12-13
    1.2.2 国内的研究和应用状况  13
  1.3 本课题的主要研究内容  13-14
    1.3.1 研制内容  13-14
    1.3.2 研制目标  14
  1.4 本文中所作的主要工作  14-15
  1.5 本章小结  15-16
第2章文献综述  16-22
  2.1 气力输送技术发展概况  16
  2.2 气力输送定义分类及特点  16-17
  2.3 双管密相气力输送技术  17-21
    2.3.1 双管密相气力输送系统工艺  17-18
    2.3.2 关键部件介绍  18-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章气力输送系统控制方案的设计  22-25
  3.1 国内应用的气力输送系统控制方案  22-23
    3.1.1 PLC控制方案  22-23
    3.1.2 工控机控制方案  23
  3.2 输送系统两级计算机控制方案的设计  23-24
    3.2.1 控制级  24
    3.2.2 管理级  24
  3.3 本章小结  24-25
第4章两级计算机控制方案的实现  25-55
  4.1 控制级的实现  25-44
    4.1.1 PROFIBUS现场总线  25-26
    4.1.2 MPI通信  26
    4.1.3 西门子S7系列PLC系统  26-27
    4.1.4 控制级硬件组态  27-29
    4.1.5 配方、本控、遥控工作方式  29
    4.1.6 模块化编程  29-44
  4.2 管理级的功能与实现  44-51
    4.2.1 编程工具简介  44
    4.2.2 数据库  44-45
    4.2.3 上位机软件功能与实现  45-51
  4.3 级间通讯的实现  51-54
  4.4 本章小结  54-55
第5章智能控制方法的研究  55-74
  5.1 人工神经网络的基本原理  55-58
  5.2 基于DRNN网络的气源压力、流量控制  58-64
    5.2.1 DRNN网络算法  59-60
    5.2.2 基于DRNN的PID解耦控制器设计  60-62
    5.2.3 算法的程序实现  62
    5.2.4 控制效果分析  62-64
  5.3 基于BP网络的终端压力控制  64-73
    5.3.1 BP网络算法  65-67
    5.3.2 基于BP网络整定的PID控制器设计  67-68
    5.3.3 终端压力系统模型的建立  68-69
    5.3.4 终端压力系统仿真  69-73
  5.4 本章小结  73-74
结论  74-76
参考文献  76-79
附录  79-87
致谢  87-88
攻读学位期间发表的学术论文目录  88-89
独创性声明  89-90
关于论文使用授权的说明  90

气力输送控制系统及其智能控制方法的研究

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