【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)的振蕩現(xiàn)象，提出了振蕩神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 1995 年 Mitra 把人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊邏輯理論、生物細(xì)胞學(xué)說以及概率論 相結(jié)合提出了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究取得了突破性進(jìn)展。 Jenkins 等人研究光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立了光學(xué)二維并行互連與電子學(xué)混合的光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它能避免網(wǎng)絡(luò)陷入局部最小值，并最后可達(dá)到或接近最理想的解； SoleRV 等提出流體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用來研究昆蟲社會(huì)，機(jī)器人集體免疫系統(tǒng)，啟發(fā)人們用混沌理論分析社會(huì)大系統(tǒng)。 1996 年， ShuaiJW’等模擬人腦的自發(fā)展行為，在討論混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上提出了自發(fā)展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 199 1998 年董聰?shù)葎?chuàng)立和完善了廣義遺傳算法，解決了多層前向網(wǎng)絡(luò)的最簡拓樸構(gòu)造問題和全局最優(yōu)逼近 問題。 隨 著理論工作的發(fā)展，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究也取得了突破性進(jìn)展，涉及面非常廣泛，就應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域而言有計(jì)算機(jī)視覺，語言的識(shí)別、理解與合成，優(yōu)化計(jì)算，智能控制及復(fù)雜系統(tǒng)分析，模式識(shí)別，神經(jīng)計(jì)算機(jī)研制，知識(shí)推理專家系統(tǒng)與人工智能。涉及的學(xué)科有神經(jīng)生理學(xué)、認(rèn)識(shí)科學(xué)、數(shù)理科學(xué)、心理學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)、動(dòng)力學(xué)、生物電子學(xué)等。美國、日本等國在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)軟硬件實(shí)現(xiàn)的開發(fā)方面也取得了顯著的成績，并逐步形成產(chǎn)品。在美國，神經(jīng)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)已獲得軍方的強(qiáng)有力支持，國防部高級研究計(jì)劃局認(rèn)為 ” 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是解決 機(jī)器智能的唯一希望 ” ，僅一項(xiàng) 8 年神經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)劃就投資 4億美元。在歐洲共同體的 ESPRIT 計(jì)劃中，就有一項(xiàng)特別項(xiàng)目： ” 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在歐洲工業(yè)中的應(yīng)用 ” ，單是生產(chǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專用芯片這一項(xiàng)就投資 2200 萬美元。據(jù)美國資東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 4 料聲稱，日本在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究上的投資大約是美國的 4 倍。我國也不甘落后，自從 1990 年批準(zhǔn)了南開大學(xué)的光學(xué)神經(jīng)計(jì)算機(jī)等 3項(xiàng)課題以來，國家自然科學(xué)基金與國防預(yù)研基金也都為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究提供資助。另外，許多國際著名公司也紛紛卷入對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，如 Intel、 IBM、 Siemens、 HNC。神經(jīng)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品開始 走向商用階段，被國防、企業(yè)和科研部門選用。在舉世矚目的海灣戰(zhàn)爭中，美國空軍采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行決策與控制。在這種刺激和需求下，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定會(huì)取得新的突破，迎來又一個(gè)高潮。自 1958 年第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)誕生以來，其理論與應(yīng)用成果不勝枚舉。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)快速發(fā)展著的一門新興學(xué)科，新的模型、新的理論、新的應(yīng)用成果正在層出不窮地涌現(xiàn)出來 [2]。 BP（ Back Propagation）網(wǎng)絡(luò)是 1986 年由 Rumelhart 和 McCelland 為首的科學(xué)家小組提出，是一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ?法訓(xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。 BP 網(wǎng)絡(luò)能學(xué)習(xí)和存貯大量的輸入 輸出模式映射關(guān)系，而無需事前揭示描述這種映射關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。它的學(xué)習(xí)規(guī)則是使用最速下降法，通過反向傳播來不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，使網(wǎng)絡(luò)的誤差平方和最小。 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括輸入層（ input）、隱層 (hide layer)和輸出層 (output layer)。 BP (Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，全稱基于誤差反向傳播算法的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的單隱層前饋網(wǎng)絡(luò)，一般稱為 三層前饋網(wǎng)或三層感知器，即：輸入層、中間層（也稱隱層）和輸出層。它的特點(diǎn)是：各層神經(jīng)元僅與相鄰層神經(jīng)元之間相互全連接，同層內(nèi)神經(jīng)元之間無連接，各層神經(jīng)元之間無反饋連接，夠成具有層次結(jié)構(gòu)的前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。單計(jì)算層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)只能求解線性可分問題，能夠求解非線性問題的網(wǎng)絡(luò)必須是具有隱層的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史中，很長一段時(shí)間里沒有找到隱層的連接權(quán)值調(diào)整問題的有效算法。直到誤差反向傳播算法（ BP 算法）的提出，成功地解決了求解非線性連續(xù)函數(shù)的多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)重調(diào)整問題 。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 5 2 汽輪機(jī)基本原理 汽輪機(jī)是能將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的外燃回轉(zhuǎn)式機(jī)械，來自鍋爐的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，依次經(jīng)過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動(dòng)葉，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。蒸汽在汽輪機(jī)中，以不同方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，便構(gòu)成了不同工作原理的汽輪機(jī)。 汽輪機(jī)主要用途是在熱力發(fā)電廠中做帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)。為了保證汽輪機(jī)正常工作，需配置必要的附屬設(shè)備，如管道、閥門、凝汽器等，汽輪機(jī)及其附屬設(shè)備的組合稱為汽輪機(jī)設(shè)備。來自蒸汽發(fā)生器的高溫高壓蒸汽經(jīng)主汽閥、調(diào)節(jié)閥進(jìn)入汽輪機(jī)。由于汽輪機(jī)排汽口的壓力 大大低于進(jìn)汽壓力，蒸汽在這個(gè)壓差作用下向排汽口流動(dòng)，其壓力和溫度逐漸降低，部分熱能轉(zhuǎn)換為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。做完功的蒸汽稱為乏汽，從排汽口排入凝汽器，在較低的溫度下凝結(jié)成水，此凝結(jié)水由凝結(jié)水泵抽出送經(jīng)蒸汽發(fā)生器構(gòu)成封閉的熱力循環(huán)。為了吸收乏汽在凝汽器放出的凝結(jié)熱，并保護(hù)較低的凝結(jié)溫度，必須用循環(huán)水泵不斷地向凝汽器供應(yīng)冷卻水。由于汽輪機(jī)的尾部和凝汽器不能絕對密封，其內(nèi)部壓力又低于外界大氣壓，因而會(huì)有空氣漏入，最終進(jìn)入凝汽器的殼側(cè)。若任空氣在凝汽器內(nèi)積累，凝汽器內(nèi)壓力必然會(huì)升高，導(dǎo)致乏汽壓力升高，減少蒸汽對 汽輪機(jī)做的有用功，同時(shí)積累的空氣還會(huì)帶來乏汽凝結(jié)放熱的惡化，這兩者都會(huì)導(dǎo)致熱循環(huán)效率的下降，因而必須將凝汽器殼側(cè)的空氣抽出。凝汽設(shè)備由凝汽器、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵和抽氣器組成，它的作用是建立并保持凝汽器的真空，以使汽輪機(jī)保持較低的排汽壓力，同時(shí)回收凝結(jié)水循環(huán)使用，以減少熱損失，提高汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 [4]。 圖 汽輪機(jī)的本體結(jié)構(gòu)一般可分為靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分。靜止部分包括汽缸、進(jìn)汽部分、噴嘴、隔板、汽封、滑銷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和軸承等部件。轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括主軸、葉輪、葉片東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 6 和聯(lián)軸器等。 汽輪機(jī)目前所主要以 2種功能應(yīng)用于社會(huì)中 ,一種是以電力設(shè)備的形式存在 ,其電力設(shè)備主要包括 以發(fā)電設(shè)備和供電設(shè)備兩大類，發(fā)電設(shè)備主要是電站鍋爐、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器等等，供電設(shè)備主要是各種電壓等級的輸電線路、互感器、接觸器等等。 另一種以動(dòng)力設(shè)備的形式存在汽輪機(jī)是 動(dòng)力設(shè)備，除了用于火力發(fā)電廠和集中供熱電站外，還用于驅(qū)動(dòng)其他設(shè)備，例如大型的艦船、鋼鐵廠的大型風(fēng)機(jī)和水泵，制藥化工企業(yè)的螺桿壓縮機(jī)等等。 一般需要汽輪機(jī)的公司基本上以火電站和熱電站為主，其次在制藥、 化肥、冶煉、石油化工企業(yè)應(yīng)用較為廣泛。 常規(guī)的小型汽輪機(jī)目前的控制方式主要以傳統(tǒng)的 PID 控制方式為主，人工操作方式為輔，比較適用于小型的汽輪機(jī)為主的機(jī)械設(shè)備，但其收斂時(shí)間較長，控制方式較為復(fù)雜，需要人工事先設(shè)定好各種參數(shù)，然后再通過環(huán)境適應(yīng)，改動(dòng)相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，以達(dá)到控制目的，遇到各種擾動(dòng)因素需要人工調(diào)整，非常不便 [5]。 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是感受轉(zhuǎn)速的變化，控制調(diào)節(jié)閥門的開度，改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，使發(fā)出的功率與外界負(fù)荷重新平衡，并使轉(zhuǎn)速保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。描述汽輪機(jī)平衡工況下的工作特性，即汽輪機(jī)在同步器的不 同位置時(shí)，穩(wěn)定工況下與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，通常稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性。對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性應(yīng)該有一定 的要求。 超速保護(hù)是保證汽輪機(jī)安全可靠運(yùn)行的重要保護(hù)手段，超速保護(hù)的主要 監(jiān)控參數(shù) 是機(jī)組的轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)中的超速保護(hù)裝置采用電超速保護(hù)裝置。電 超速保護(hù) 裝置由轉(zhuǎn)速傳感器、PLC 的數(shù)字量輸出模塊、電磁閥等部件組成。 轉(zhuǎn)速傳感器 測出汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，送到 PLC里與超速保護(hù)設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到 或超過 超速保護(hù)值時(shí)，數(shù)字量輸出模塊立即輸出高電平給電磁閥，電磁閥采用 冗余處理 ，電磁閥動(dòng)作，使主汽閥操縱座下腔的壓力油通過電磁閥油門泄至 郵箱。在 輸出 端子變成高電平后，等待操作員將故障排除，確認(rèn)重啟后，輸出端 子復(fù)位 ，使電磁閥失電，滑閥在彈簧力的作用下復(fù)位，調(diào)節(jié)系統(tǒng)又回復(fù)到滑閥 未動(dòng)作 前的狀態(tài)。 汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，當(dāng)受到擾動(dòng)而離開原穩(wěn)定工況后能很快地過渡到新的穩(wěn)定工況，或者在擾動(dòng)消除后能恢復(fù)到原來的穩(wěn)定工況，這樣的調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是穩(wěn)定的。不穩(wěn)定的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是不能采用的，所以穩(wěn)定性是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的必要條件。調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性描述的是各穩(wěn)定狀態(tài)下功率與轉(zhuǎn)速的對應(yīng)規(guī)律，它與兩狀態(tài)之間的過渡過程無關(guān)，從而不能完全反映一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能。所以，不僅要知道工況穩(wěn)定下來以后各參 數(shù)之間的關(guān)系，更重要地是要分析從一個(gè)工況到另一個(gè)工況的過渡過程中各參數(shù)的變化規(guī)律，這就是調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，是調(diào)節(jié)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，被調(diào)量隨時(shí)間的變化規(guī)律。研究調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的目的是：判別調(diào)節(jié)系統(tǒng)是否穩(wěn)定，評價(jià)調(diào)節(jié)系統(tǒng)品質(zhì)以及分析影響動(dòng)態(tài)特性的主要因素，以便提出改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的措施。 總之，從定性的角度分析各種因素對動(dòng)態(tài)特性的影響，可知道：在調(diào)節(jié)對象方面，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小 (汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子飛升時(shí)間常數(shù)也越小 )以及蒸汽容積時(shí)間常數(shù)越大，均會(huì)使動(dòng)態(tài)超速增加；從調(diào)節(jié)元件方面考慮，轉(zhuǎn)速不等率、油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)以及系統(tǒng)遲緩率越大，均會(huì)使油動(dòng)機(jī)的滯后時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間增長，從而使動(dòng)態(tài)超速增加。此外，轉(zhuǎn)子飛升時(shí)間常數(shù)小，局部不等率小以及遲緩率大等因素，均會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩和轉(zhuǎn)速產(chǎn)生波動(dòng)，因此，從這些主要因素考慮，是改善動(dòng)態(tài)特性的途徑。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 7 本章介紹了 目前各種類型的控制系統(tǒng) ，且這些 都能滿足大容量汽輪機(jī)的安全運(yùn)行要求，而分散型控制系統(tǒng) (DCS)的采用越來越普遍。但是，現(xiàn)有的控制系統(tǒng)的功能發(fā)揮卻不夠理想，不僅原設(shè)計(jì)功能未全部實(shí)現(xiàn)，而且在現(xiàn)有的控制系統(tǒng)上還有更多、更高級的潛在功能有待挖掘和發(fā)揮。造成這種情況的原因是多方面的 ，運(yùn)行人員應(yīng)充分理解設(shè)計(jì)意圖和功能，但更重要的是有關(guān)工程技術(shù)人員應(yīng)對汽輪機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行更細(xì)致的深入分析、研究和改進(jìn)，以使系統(tǒng)更完善，滿足更高的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的要求。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 8 3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法 BP（ Back Propagation）網(wǎng)絡(luò)是 1986 年由 Rumelhart 和 McCelland 為首的科學(xué)家小組提出，是一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ?xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。 BP 網(wǎng)絡(luò)能學(xué)習(xí)和存貯大量的輸入 輸出模式映射關(guān)系，而無需事 前揭示描述這種映射關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。它的學(xué)習(xí)規(guī)則是使用最速下降法，通過反向傳播來不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，使網(wǎng)絡(luò)的誤差平方和最小。 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括輸入層（ input）、隱層 (hide layer)和輸出層 (output layer)。 圖 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 下 圖給出了第 j個(gè)基本 BP 神經(jīng)元（節(jié)點(diǎn)），它只模仿了生物神經(jīng)元所具有的三個(gè)最基本也是最重要的功能：加權(quán)、求和與轉(zhuǎn)移。其中 x x2? xi? xn分別代表來自神經(jīng)元 2?i?n的輸入； wj wj2? wji? wjn則分別表示神 經(jīng)元 2?i?n 與第 j 個(gè)神經(jīng)元的連接強(qiáng)度，即權(quán)值； bj為閾值； f( )為傳遞函數(shù)； yj為第 j個(gè)神經(jīng)元的輸出。 第 j個(gè)神經(jīng)元的凈輸入值 為： （ 31） 圖 BP神經(jīng)元 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 9 若視 ， ，即令 及 包括 及 ，則 （ 32） （ 33） 于是節(jié)點(diǎn) j的凈輸入 可表示為： (34) 凈輸入 通過傳遞函數(shù)（ Transfer Function） f ( )后，便得到第 j 個(gè)神經(jīng)元的輸出 : (35) 式中 f( )是單調(diào)上升函數(shù)，而且必須是有界函數(shù)，因?yàn)榧?xì)胞傳遞的信號不可能無限增加，必有一最大值 [6 7]。 BP 算法由數(shù)據(jù)流的前向計(jì)算（正向傳播）和誤差信號的反向傳播兩個(gè)過程構(gòu)成。正向傳播時(shí)，傳播方向?yàn)檩斎雽印[層→輸出層，每層