基于嵌入式系统的多变量解耦自适应控制器研究

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实际工业生产过程往往都是强耦合、非线性、多变量系统。该系统存在着系统精确数学模型难以获得、生产条件及工况变化大等问题。从而严重影响了控制效果,降低了产品质量。因此研究适合此系统的控制策略,实现多变量系统的解耦自适应控制,就显得尤为重要。   以往对多变量系统的解耦自适应控制研究,多集中于解耦网络的设计上,此方法一方面依赖于精确的数学模型,另一方面,随着变量的增加,解耦网络的设计和实现比较复杂,而难以应用到实际现场。针对上述问题,本文以冷连轧过程中的板形板厚综合控制系统为背景,将板形、板厚在控制上的相互关联视为扰动来设计控制系统,即采用DRNN神经网络对系统进行动态辨识,再由辨识获得的敏感信息在线优化PID控制器参数,利用PID控制器得到各控制量的输出,并行实现系统的解耦与控制工作。该设计系统结构简单,充分发挥了DRNN神经网络的动态映射能力,及自反馈特性,从而大大减少了计算量,缩短了训练时间,有效的提高了系统的实时性和鲁棒性。实验表明基于DRNN神经网络的PID解耦自适应控制方法的性能,明显优于传统PID解耦控制效果。   此外,为了逼近工业现场,本课题从当前控制技术的前沿——嵌入式系统设计入手,搭建基于VxWorks实时操作系统的半实物仿真平台。并建立基于C语言的解耦自适应控制器仿真模型,应用快速控制原型化代码生成软件Matlab/RTW和AppSim,生成实时控制代码,进行板形板厚综合控制系统的半实物仿真实验。实验结果表明,基于DRNN神经网络的PID解耦控制器能够稳定的实现对板形板厚的解耦控制,基于VxWorks的综合系统运行可靠性高,实时性好,从而为该控制策略的工业应用提供了有效依据。
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