【正文】 T KsX sHsG （ 23） 經(jīng)查閱相關(guān)的學(xué)術(shù)研究論文及資料 ]13[ 可得雙容水箱的具體傳遞函數(shù)為 5)(2 ??? sssG （ 24） 從圖一分析可以得出，當(dāng)控制閥門突然加大開度，即流量 1q? 加一階躍變化時，流體先經(jīng)過上水箱再進(jìn)入下水箱。消去上式中間變量后可得 xKhdt hdTTdt hdTT ????????22212 2221 )( （ 22） 上式中， 1T 為上水箱的時間常數(shù)， 11111 CRART ?? ； 2T 為下水箱的時間常數(shù)，22222 CRART ?? ； K 為對象的放大系數(shù)， 2RkK x? 。其中設(shè)上水箱的流入量為 1q ；上水箱初始液位高度為 1h ；上水箱底面積為 1A 即上水箱的容量系數(shù) 1C ；上水箱的流阻為 1R ；上水箱流入下水箱的流量為 2q ；下水箱初始液位為 2h ；下水箱底面積為 2A ；下水箱的流阻為 2R ；下水箱的流出量為 3q ]7[ 。這特別適于非線性、大遲滯、強(qiáng)耦合的控制系統(tǒng)的實時控制和動態(tài)控制。預(yù)測控制、變結(jié)構(gòu)控制和自適應(yīng)控制在理論研究時均能取得有較好的控制效果，但是在實際應(yīng)用時，由于它們的控制方法比較復(fù)而且實現(xiàn)的成本也比較高昂，因此一直沒有在快速變化的控制系統(tǒng)上實現(xiàn) ]15[ 。在其控制方法中最普遍的有三種控制方法： (1)線性理論控制方法 首先將非線性的雙容水箱液位控制系統(tǒng)的模型進(jìn)行近似線性 化的處理，以獲得近似的線性可控模型，然后在使用各種已有的線性的控制器對其進(jìn)行控制，或者利用優(yōu)化的控制算法進(jìn)行控制 ]23[ 。 水箱液位的控制方法 生產(chǎn)實踐中對水箱液位控制的方式有很多種，但隨著水箱數(shù)目的增加，準(zhǔn)確、快速地控制水箱液位已經(jīng)成為控制領(lǐng)域的一項挑戰(zhàn)。同時，在某些化工產(chǎn)業(yè)和能源工業(yè)中，也在非常普遍的應(yīng)用了可以提煉為雙容水箱模型的液體反應(yīng)罐。雙容水箱液位控制系統(tǒng)是典型大滯后系統(tǒng)而且還具有非線性、強(qiáng)耦合等特點，控制理論研究人員認(rèn)為其特別地適合于對各種控制算法的研究以及理論實現(xiàn)。本文共分為五個章節(jié)，第一章主要介紹了雙容水箱的實際應(yīng)用及其常用的控制方法；第二章著重介紹雙容水箱的特點及其數(shù)學(xué)模型的建立；第三章列舉了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的理論知識；第四章是總體設(shè)方案以及結(jié)果的仿真與比較；第五章為本論文的總結(jié)。本文首先介紹了雙容水箱液位控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、確定其傳遞函數(shù)并采用三 種方法對該系統(tǒng)進(jìn)行控制，分別為傳統(tǒng) PID 控制器、 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制器，并對其進(jìn)行仿真獲得結(jié)果曲線比較后從而得出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論在雙容水箱液位控制系統(tǒng)中的具有優(yōu)勢的結(jié)論。 ............................................................ 5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論 ................................................... 5 BP網(wǎng)絡(luò) ............................................................ 6 PID 控制器及其參數(shù)整定方法 ........................................ 11 基于 BP網(wǎng)絡(luò)的 PID 控制器 ........................................... 12 ............................................................... 17 PID 控制器控制的雙容水箱液位控制系統(tǒng)的仿真 ........................ 18 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器 ................................................. 21 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制器 ................................................ 27 小結(jié) .............................................................. 29 ................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ................................................................. 32 附 錄 ............................................................... 33 致 謝 ............................................................... 33 1 雙容水箱液位控制就是一個典型的大滯后、非線性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜控制系統(tǒng)。根據(jù)它的傳遞函數(shù)，建立普通 PID 控制器、 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID 控制器，對控制方案進(jìn)行模擬及仿真獲得數(shù)據(jù)比較分析后得出三種控制方法中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在雙容水箱液位控制系統(tǒng)中可取得較好控制效果的結(jié)論。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)作為控制領(lǐng)域的一個分支學(xué)科為解決復(fù)雜的具有非線性特點或是不確定、不確知的系統(tǒng)開辟了一條嶄新的途徑。液位控制系統(tǒng)是典型的大滯后、非線性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜控制系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在雙容水箱液位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘 要 本文主要介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在雙容水箱液位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。將傳統(tǒng)的 PID 控制方法、 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制方法進(jìn)行對比，通過對動態(tài)性能指標(biāo)的分析可以得出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制在雙容水箱液位控制系統(tǒng)中可取得較好的控制效果這一結(jié)論。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在某些化學(xué)工業(yè)以及能源產(chǎn)業(yè)越來越多的應(yīng)用到液位控制系統(tǒng)。本文首先對雙容水箱液位控制系統(tǒng)的應(yīng)用及其常用控制方案進(jìn)行了介紹，根據(jù)其結(jié)構(gòu)圖建立數(shù)學(xué)模型，得到傳遞函數(shù)。 關(guān)鍵字 雙容水箱， PID 控制器， BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器 ABSTRACT The application of the neural work control theory to the dual tank water level control system be introduced in this paper. Compared with the traditional PID controller ， BP neural work controller and neural work PID controller, e to some advantage the neural work PID controller in the control the dual tank water level system. The tank level control system is a typically large timedelay, nonlinear and coupling lag plicated control the development of modern industry, some of the chemical industry and the energy industry use the tank level control system more and more. Neural work control is a branch of automatic control, it has opened up a new way to solve the problem of plex nonlinear, uncertain, unascertained system. In this paper I firstly introduces dual tank water level control system and the method of control it, then establishes its mathematical model and obtain pipeline. Based on pipeline, the author establishes ordinary PID controller, BP neural work controller and the neural work PID controller. By emulating and imitating control scheme, the data is obtained. Through paring and analyzing the data, this paper will reach the conclusion that, in three control methods, neural work control has the superiority in the dual tank water level control system. Key Words: Dual tank water , PID controller ,BP neural work ,Neural work controller目錄 ..................................................................... 1 雙容水箱的 實際 應(yīng)用 ................................................. 1 水箱液位的控制方法 ................................................. 2 ........................................................ 3 立體背景 ........................................................... 3 數(shù)學(xué)模型的建立 ..................................................... 3 特 性 分析 ........................................... 錯誤 !未定義書簽。而液位控制作為過程控制系統(tǒng)中的一類重要控制系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)中已經(jīng)占有越來越重要的位置，采用傳統(tǒng)控制的方法已經(jīng)難以滿足當(dāng)代工業(yè)對控制方法快速性、準(zhǔn)確性的要求。本次畢業(yè)設(shè)計著重討論了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制器中各個神經(jīng)元權(quán)值及閾值的調(diào)整，依據(jù) BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)的能力為指導(dǎo)思想通過多次訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使其達(dá)到最優(yōu)的控制效果。 雙容水箱的實際應(yīng)用 在工業(yè)生產(chǎn)實際中，液位控制系統(tǒng)是使用 頻率較高的控制系統(tǒng)之一。其中雙容水箱在船舶工業(yè)過程控制系統(tǒng)中得到了越來越多的應(yīng)用，實現(xiàn)對雙容水箱的自動控制是想要真正實現(xiàn)無人機(jī)艙操作首要解決的問題，對工 2 業(yè)的無人操作也具有重大的里程碑的意義 ]22[ 。因此，許多智