基于神经网络的热分析仪炉温控制系统的研究

来源 :内蒙古工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:bencui
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热分析是利用升温和降温时物质的吸放热效应不同来确定其物理性质,其核心是对温度的测量与控制。热分析仪的炉温控制系统是一种复杂的系统,其系统具有非线性、时变性和滞后性的特点,采用PID控制方法难以精确建立被控对象的数学模型。神经网络具有自学习、自组织以及能逼近任意非线性函数的特点,可以解决热分析仪炉温控制系统难以精确建立被控对象数学模型的问题。本课题以热分析仪加热炉为研究对象,采用神经网络PID控制方法,设计了一个热分析仪炉温控制系统,并借助蓝牙技术实现Android手机与控制系统进行通信,以便实时监测炉温参数。系统通过选定输入层神经元个数为3,隐含层神经元个数为5,输出层神经元个数为3,设计搭建了3-5-3结构的神经网络PID控制模型,实现对PID的比例、积分和微分三个参数的调节功能。通过使用MATLAB工具,对热分析仪加热炉进行仿真实验研究,确定了热分析仪加热炉的控制模型结构,验证了所采用的神经网络PID控制方法的有效性和合理性。为了进一步验证控制方法在实际热分析仪炉温系统下的可行性和控制效果,设计开发了以CC2650微控制器为核心的热分析仪加热炉温度控制系统实验平台,实验平台的硬件包括电源电路、蓝牙通信电路、接口调试电路、温度检测电路、温度控制电路和液晶显示电路,实验平台的软件包括温度采集程序、脉冲宽度调制程序、神经网络PID控制程序,实验平台的Android显示系统包括平台蓝牙扫描界面、平台主界面、平台文件界面。最后在实验平台上进行了系统测试与性能评价。在已搭建好的热分析仪炉温系统平台上进行了加热控制实验,并通过蓝牙在Android手机上实时监控热分析仪加热炉温度的变化情况。实验结果表明系统实现了温度采集、AD转换、神经网络PID的参数计算、蓝牙通信和实时显示等功能,能够符合热分析仪对炉温控制的精度要求,具有良好的可靠性和稳定性。
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