智能化控制系统模板

智能化控制系统例1

现如今,人们的生活越来越强调智能化以及低碳化,无论是智能化还是低碳化,生活在人们都希望自己的电器越来越智能,即能按照人们的意愿,低功耗的实现功能。水温控制作为人们生活以及工业的重要组成部分,能否实现智能化以及低功耗化十分重要。水温控制系统以STC89C51作为核心的温度控制系统,将DS18B20作为温度感应器,可直接反馈数字量的温度信息并可以调节精度;以继电器以及螺旋加热管作为加热模块;以发光二级管以及蜂鸣器作为声光告警装置;以数码管作为温度显示模块。程序上利用PID调节算法,多次调节其中参数,使得温度控制更加精确。该系统具有简单、成本低、质量安全可靠的特点。相信无论是在生活还是生产中都会有不错的应用前景。

关键词 智能化 温度控制 STC89C51 DS18B20 PID调节算法

一.任务以及要求

设计并制作一个水温自动控制系统,水温可以在一定范围内由人工设定,可以实现自动报警功能。

1.基本内容如下: 

(1)温度设定范围为:40~90℃,最小区分度为 1℃,标定温度≤1℃。 

(2)环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。 

(3)用10进制数码管显示水的实际温度。 

2.发挥要求:

(1)温度控制范围扩大,最小区分度减小。

(2)温度控制的静态误差≤0.2℃。

 (3)特色与创新。

二.方案设计及其论证

水温的控制,必须先精确地获取温度,所以温度传感器的选择就非常重要。通常,温度所测量的是模拟量,模拟量的转换涉及到A/D的转换。温度传感器把温度传送给处理器核心,处理器核心经过分析,判断是否满足处理的条件,进行相关的处理。可实现的动作包括以下几项:达到设定温度,进行声光报警;温度低,进行加热处理。其中温度的设定就要利用到键盘。声光报警就需要用到发光二级管以及蜂鸣器。经以上分析,可以将温度控制系统分为以下几个模块:

1.温度传感器

温度传感器应具有精度足够高、处理速度足够快、体积小等特点。采用DS18B20温度传感器。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO-92小体积封装形式;温度测量范围为-55℃~+125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出远端引入。此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。 更重要的是采用该温度传感器后不用采用A/D转换。节省了大量的工作量。

2.键盘显示

按键主要涉及到温度的调节以及模式的转换。显示部分主要涉及到水温的实时显示,以及功能模式的显示。按任务功能需求采用***键盘,并且利用MCU对键盘进行扫描。这种方案既能很好的控制键盘及显示,又为MCU大大的减少了程序的复杂性,而且具有体积小,简单易做的特点。显示部分按照任务要求采用4位数码管设计,来显示水温以及工作模式等。也具有简单、可靠的特点。

3.CPU核心

CPU主要控制水温以及其他模块的协调工作。是该水温控制系统的核心。根据对方案的分析,采用简单易用的STC89C52单片机,其内部有4KB单元的程序存储器,不需外部扩展程序存储器,而且它的I/O口也足够本次设计的要求。具有简单方便、成本低以及可靠的特点。

经以上分析,只要合理设计电路以及正确编写程序,以上几个模块在MCU以及程序的调节下能协调工作,共同完成水温的控制,从而达到任务要求。

三.理论分析与计算

各个模块要在MCU的调节下合理有序的工作,那么系统必须采用合理高效的控制系统。这就要涉及到过程控制,过程控制指对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。过程控制可分为:模拟控制系统、微机过程控制系统以及数字控制系统DDC。模拟控制系统中被控量的值由传感器或变送器来检测,这个值与给定值进行比较,得到偏差,模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化,以使偏差趋近于零,其输出通过执行器作用于过程。微机过程控制系统以微型计算机作为控制器。控制规律的实现,是通过软件来完成的。改变控制规律,只要改变相应的程序即可。

现如今在生产以及实践中运用最多的是DDC(Direct Digital Congtrol)系统:

               ***3-1   DDC系统构成框***

DDC(Direct Digital Congtrol)系统是计算机用于过程控制的最典型的一种系统。微型计算机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测,并根据确定的控制规律(算法)进行计算,通过输出通道直接去控制执行机构,使各被控量达到预定的要求。由于计算机的决策直接作用于过程,故称为直接数字控制。

其中控制规律即为PID调节,本系统中为软件实现。涉及到的理论计算如下:

1.模拟PID控制规律的离散化

  表一.模拟PID控制规律的数字化公式

模拟形式

离散化形式

2.数字PID控制器的差分方程

式中                  为比例项

                  为积分项

           为微分项

四.系统设计方案

1.工作模式

本着智能化以及按照题目要求,将系统设计有以下两个个工作模式:A.测定水温以及显示水温;B.设定水温并保温;其中A为默认工作状态,即开机工作状态,工作内容为实时测量水温并在数码管上显示。B为设定温度并保温。由用户设定一定的温度,系统自动工作,加热到设定温度后声光报警,声光报警装置可***开关,如果不切断电源或切换模式,系统将自动竟然保温模式。其中温度的设定有键盘控制。不管在那种工作模式,一旦复位键按下,将回到默认工作模式。在B工作模式下并且显示实际水温时,按下加键可以显示用户设定温度。根据以上的分析总结如下:

2.电路设计

根据以上的分析,可以将整个系统分为以下几个部分:单片机最小系统,测温电路,功率电路,交流过零检测电路,显示电路,系统框***如下:

(1)89C52最小系统

最小系统采用将C52MCU以及***键盘、数码管集成在一块板上的工作方式。 其中P0口接数码管。其他包括复位电路、***键盘、晶振电路。其电路如下***5-1所示: 

***5-1 最小系统

(2)18B20测温电路

测温电路是使用DS18b20数字式温度传感器,它无需其他的外加电路,直接输出数字量,可直接与单片机通信,读取测温数据,电路十分简单。它能够达到0.5℃的固有分辨率,使用读取温度的暂存寄存器的方法还能达到0.2℃以上的精度。DS18B20温度传感器只有三根外引线:单线数据传输总线端口DQ ,外供电源线VDD,共用地线GND。外部供电方式(VDD接+5V,且数据传输总线接4.7k的上拉电阻,其接口电路如***5-2所示:

***5-2 控制电路

(3)功率电路

功率电路主要是继电器模块,包括三极管以及电阻组成控制部分,与MCU进行通信。PNP管的导通控制着继电器的常闭触点的接通与否。继电器常闭触点连接着外部加热电路。其中继电器的电感部分连接着二极管,起着引流保护PNP管的作用。其电路如下***6-1:

***6-1 功率电路

(4)声光报警电路

声光报警电路采用蜂鸣器以及二极管串联的形式,通过PNP三极管控制电路通断。利用P3.7来与MCU通信。如下***6-2:

***6-2 声光报警电路

(5)红外接收装置

该部分为创新部分,采用红外接收装置来接受红外遥控器的信号,这样就可以通过无线方式进行信息的传递。通过遥控器可以设定温度,切换工作模式等。工作原理为红外遥控器产生红外信号,红外接收头接收到红外信号后,其内部电路把信号送到放大器和限幅器,限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平,而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器,带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波,通过解调电路和积分电路进入比较器,比较器输出高低电平,还原出发射端的信号波形。最终将数字信号传输到MCU,MCU做出相应的反应。其电路如下***7-1:

***7-1 红外接收装置

五.软件设计说明

(1)总流程

本系统是采用查询方式来显示和控制温度的。其中加入了红外以及键盘等的其他控制器件语句。总流程***如下***7-2:

*** 7-2 总流程***

(2)工作时序

工作时序由初始化模块、测温、显示等模块组成。具体工作时序如下***8-1:

*** 8-1 工作时序

(3)主要程序

1.主函数如下:

#include 

#include 

unsigned char choice;

unsigned char key_down;

#include"DS18B20.H"

#include"PID.H"

#include"XIANSHI.H"

#include"KEYSCAN.H"

#include"INFRARED.H"

void main()

{

 unsigned int tmp;

 unsigned char counter=0;

 P2 |= 0x07;   //初始化按键

 PIDBEGIN();    //初始化PID

 init_infrared(); //初始化红外

 ReadTemperature(); //预读一次温度

 hello(); //显示HELLO,屏蔽85°C

 while(1)//检测红外线

{  

if(IrOK==1&&Im[0]==0x00) 

   proc_infrared();

   if(counter-- == 0)

{

tmp = ReadTemperature(); 

counter = 20;

}

key_scan();//扫描键盘

proc_key();//刷新显示缓存

if(choice==0)

update_disbuf(tmp);

else

update_disbuf(set_tmpbuf);

if(pid_on)

compare_temper(); 

else

{

high_time=0;

low_time=100;

}   

}

2. PID算法温度控制程序

#ifndef _PID_H__

#define _PID_H__

#include 

#include 

#include 

struct PID { 

unsigned int SetPoint; // 设定目标 Desired Value 

unsigned int Proportion; // 比例常数 Proportional Const 

unsigned int Integral; // 积分常数 Integral Const 

unsigned int Derivative; // 微分常数 Derivative Const 

unsigned int LastError; // Error[-1] 

unsigned int PrevError; // Error[-2] 

unsigned int SumError; // Sums of Errors 

struct PID spid; // PID Control Structure 

unsigned int rout; // PID Response (Output) 

unsigned int rin; // PID Feedback (Input) 

sbit output=P3^4; 

unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比调节参数 

unsigned char set_temper=33; 

void PIDInit (struct PID *pp) 

memset ( pp,0,sizeof(struct PID)); 

unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ) 

unsigned int dError,Error; 

Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差 

pp->SumError += Error; // 积分 

dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 当前微分 

pp->PrevError = pp->LastError; 

pp->LastError = Error; 

return (pp->Proportion * Error//比例 

+ pp->Integral * pp->SumError //积分项 

+ pp->Derivative * dError); // 微分项 

/*********************************************************** 

温度比较处理子程序 

***********************************************************/ 

compare_temper() 

unsigned char i; //EA=0;

if(set_temper>temper) 

if(set_temper-temper>2) 

high_time=100; 

low_time=0; 

else 

for(i=0;i<10;i++) 

{  get_temper(); 

rin = s; // Read Input 

rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation } 

if (high_time<=100) 

high_time=(unsigned char)(rout/1600); 

else 

high_time=100; 

low_time= (100-high_time); 

} } 

else if(set_temper<=temper) 

if(temper-set_temper>0) 

high_time=0; 

low_time=100; 

else 

for(i=0;i<10;i++) 

{ get_temper(); 

rin = s; // Read Input 

rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation } 

if (high_time<100) 

high_time=(unsigned char)(rout/20000); 

else 

high_time=0; 

low_time= (100-high_time);

//EA=1; 

} } } 

/***************************************************** 

T0中断服务子程序,用于控制电平的翻转 ,40us*100=4ms周期 

******************************************************/ 

void serve_T0() interrupt 1 using 1 

{  

if(++count<=(high_time)) 

output=1; 

else if(count<=100) 

output=0; 

else 

count=0; 

TH0=0x2f; 

TL0=0xe0; 

}

void PIDBEGIN() 

TMOD=0x01; 

TH0=0x2f; 

TL0=0x40; 

EA=1; 

ET0=1; 

TR0=1; 

high_time=50; 

low_time=50; 

PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure 

spid.Proportion = 10; // Set PID Coefficients 

spid.Integral = 8; 

spid.Derivative =6; 

spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint 

#endif

3.DS18B20子程序

 #ifndef __DS18B20_H__

#define __DS18B20_H__

sbit DQ = P3^5;   //定义通信端口 

unsigned int s;

unsigned char temper;

//晶振22MHz  

void delay_18B20(unsigned int i)

{

  while(i--);

}

//初始化函数

Init_DS18B20(void) 

{

 unsigned char x=0;

 DQ = 1;          //DQ复位

 delay_18B20(4);  //稍做延时

 DQ = 0;          //单片机将DQ拉低

 delay_18B20(100); //精确延时 大于 480us

 DQ = 1;          //拉高总线

 delay_18B20(40);  

}

//读一个字节  

ReadOneChar(void)

{

unsigned char i=0;

unsigned char dat = 0;

for (i=8;i>0;i--)

 {

  DQ = 0; // 给脉冲信号

  dat>>=1;

  DQ = 1; // 给脉冲信号

  if(DQ)

  dat|=0x80;

  delay_18B20(10);

 }

  return(dat);

}  

WriteOneChar(unsigned char dat)//写一个字节

{

 unsigned char i=0;

 for (i=8; i>0; i--)

 {

  DQ = 0;

  DQ = dat&0x01;

  delay_18B20(10);

  DQ = 1;

  dat>>=1;

 }

}

ReadTemperature(void)//读取温度

{

unsigned char a=0;

unsigned char b=0;

unsigned int t=0;

//EA = 0;  

Init_DS18B20();

WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作

WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器等(共可读9个寄存器) 前两个就是温度

a=ReadOneChar();

b=ReadOneChar();

Init_DS18B20();//启动下一次温度转换

WriteOneChar(0xCC); // 跳过读序号列号的操作

WriteOneChar(0x44); // 启动温度转换

 t=(b*256+a)*25;

 b=(b<<4)&0x7f;

 s=(unsigned int)(a&0x1f); 

     s=(s*100)/16;

 a=a>>4;

 temper=a|b;

 return(t>>2);

}

#endif

六.测试方法与数据

测量方式:接上系统的加热装置,装入25.06摄氏度室温的水,通过键盘或者红外遥控器设定控温温度。记录调节时间、超调温度、稳态温度波动幅度等。

测量条件:环境温度26.5℃(附:加热电炉功率600W)。

测量结果:如表二所示。在此仅以数值的方式给出测量结果。调节时间按温度进入设定温度±0.5℃范围时计算。

表二 测量结果数据

设定温度/℃

35

45

65

75

调节时间/min

1.15

1.12

1.58

1.06

超调温度/℃

35.06

45.12

64.87

74.87

稳态误差/℃

0.06

0.12

0.13

0.13

六.测试结果分析

由测试结果和上表数据得出:

(1)温度设定范围为30~95℃(在40~90范围内),最小区分度达到0. 01℃(小于1℃)以上,标定温度值也符合设计要求。 

(2)由于采用了PID控制,在环境温度降低时温度控制的静态误差小于0.5℃(精度高于设计要求)。 

(3)用数码管来显示水的实际温度和设定温度值,显示很稳定。 

(4 )采用了PID控制,当设定温度突变(由40℃提高到60℃)时,经过多次调试知道,当P=10;I=8;D=6时系统具有最小的调节时间和超调量。 

(5)当温度稳定时,温度控制的静态误差≤0.5℃。

(6)创新部分为添加了红外遥控装置。可代替键盘部分功能,且能更方便的调节温度等。

(7)经过多次测试和改进,该系统各方面参数都达到和超过设计参数,完成了既定目标。

智能化控制系统例2

因此依赖于传统人力监督的方式很难达到节能计划所希望的目标,只有将人力监督和科学技术统一起来,才能达到最佳的节能效果。圣特丽科技潜心研发的建筑节能智能化控制系统能辅助您进行有效的节能监督和管理,帮助您真正达到节能降耗的目的。

下面就圣特丽建筑节能智能化控制系统的优势、适用环境及节约能源效率进行逐一介绍。

系统具有优势

1.技术先进,节约投资

圣特丽建筑节能智能化控制系统是结合了先进的计算机技术、通信技术和自动化控制技术,采用开放的以太网传输标准,将各种受控电器的工作状态上传至中心机房,并由计算机自动统一处理后实现对电器的控制。该项技术居国际领先水平,完全实现无人值守、自动控制、实时监测记录,能最大程度地节约宝贵的人力监督资源。

2.施工简单,安装方便

该系统包含采集控制模块(空调状态采集控制模块采用86底盒安装、灯光控制模块采用120底盒安装)和一套管理软件(32个控制空间内的可直接用液晶键盘),系统建设造价低廉。下端信号采用RS485传输,只需简单布线(单根四芯线即可),上端信号采用TCP/IP协议的传输方式,直接利用建筑现有的局域网,非常适合旧式建筑的改造施工和新建建筑的统一施工。

3.性能稳定,控制精确

该系统属于圣特丽智能家居系统的一个分支系统,获得“CCC”认证证书,一直以来在无人值守机房使用,自动实现机房温湿度的采集和控制、灯光自动控制功能。能检测房间温度变化值为0.06℃,能精确控制空调温度变化值为1℃。

4.功能强大,实时性强

可集中实时查看/控制照明灯光状态和空调运行状态,实时显示房间环境温度,可实现温度和照明自动/手动控制,温度超过设定温度范围时可输出声光报警。所有控制均由配套的计算机软件进行参数设置,开放性好,可根据不同的环境条件进行不同的设置。

系统可满足需求

1.对空调的实时监控

目前公共建筑对空调的控制比较粗放,控制环节薄弱。根据***办公厅指示:包括国家机关、社会团体、企事业组织和个体工商户,除医院等特殊单位以及在生产工艺上对温度有特定要求并经批准的用户之外,夏季室内空调温度设置不得低于26℃,冬季室内空调温度设置不得高于20℃。《公共机构节能条例》第三十条又强调指出:公共机构应当严格执行国家有关空调室内温度控制的规定,充分利用自然通风,改进空调运行管理。可见,对空调系统的节能控制迫在眉睫。

圣特丽建筑节能智能化控制系统对所有空调的控制均由后台服务器设定,可设定夏季模式、冬季模式等多种模式,在夏季模式里将最低温度设定为26℃,最高温度设定为30℃,最低报警温度设定为16℃,最高报警温度设定为40℃。当温度在26-30℃内变化时,服务器根据设定条件参数自动调整空调的运行状态。当温度高于40℃或者低于16℃时,会输出报警信号,提示被控房间温度失常,系统管理员需要根据情况作相应处理。同样,在冬季模式里将最高温度设定为20℃,最低温度设定为16℃。最高报警温度25℃,最低报警温度-3℃。还可以根据情况设定多种季节模式,所有温度设定值均是全开放的,由管理人员根据环境要求进行灵活设置。

2.对照明用电的实时监控

根据《公共机构节能条例》 第三十二条指出:公共机构办公建筑应当充分利用自然采光,使用高效节能照明灯具,优化照明系统设计,改进电路控制方式,推广应用智能调控装置,严格控制建筑物外部泛光照明以及外部装饰用照明。目前,各种公共建筑对照明的控制并没有完全实现智能化,特别是旧式建筑,多采用人工控制的方式,比如下班后关闭电源,一般管理员都需要每个房间逐一检查,以确认所有需要关闭的电源都正常关闭,以防能源浪费和发生火灾。这种传统的人工控制方式存在很多漏洞,管理员很难对每条线路进行检查,难免有疏忽遗漏。

圣特丽建筑节能智能化控制系统对照明用电的控制非常方便,当使用该系统灯光控制模块后,在服务器上即可实时显示各路灯光的使用情况,管理员只需要在服务器上根据情况控制各路灯光即可;也可灵活设置各种条件参数,比如下午6点下班后,自动关闭所有办公室的灯光。该系统集中控制和本地控制相互并存,当集中控制时,不影响本地开关的使用。

系统节能

根据目前该系统在某旧式办公楼节能改造项目中的运用情况,简述该系统的节能效率。本办公楼拥有办公室57间,所有办公室均安装空调控制系统和灯光控制系统。由于所建年代较早,所使用的空调品牌有很多种,每间办公室的照明用电功率为300W左右,空调功率1.5匹。要求做如下控制:根据***办公厅文件要求,对各办公室的室温做监测,保证室内温度夏季不低于26℃,冬季不高于20℃,下班后自动关闭所有空调,服务器能实时监测空调运行状态。同时要求集中查看和控制各办公室的照明回路状态,要求下班后自动关闭所有照明设备。

智能化控制系统例3

关键词: 机电一体化;智能控制;具体应用

1智能控制的种类

1)分级控制系统

分级控制的运行主要受两方面的控制,一个是自适应的控制,另一个是自组织的控制。分级智能控制系统通常包括三个不同的方面,组织级、协调级、执行级,这三个级都有各自的作用,相互***但又相互联系。

2)学习控制系统

学习控制系统,首先是识别以及调整内部的结构。其次,通过信号不间断的传输,对程序中复杂数据的处理、运转,使系统正常工作。学习控制系统可以通过对所持有的信息进行识别和自我处理,进行自主判断。

3)专家控制系统

专家控制系统是智能控制系统中的一种主要存在形式,应用于故障检测、故障诊断分析、工业设计中,其意义是将工程控制论和专家系统结合。专家控制系统包含了大量的专业知识,为智能处理提供依据和基础,在进行判断工作时有相对应的知识面供给参考和计算,使其结果较为准确合理。

2机电一体化系统中智能控制的优势

首先,智能控制能够帮助机电一体化系统完善性能。和传统的自动化控制系统相比,智能控制有其优越性,这种优越性主要表现在可以帮助机电一体化系统更加完善发展,因此,成为机械工业与微电子工业未来发展的主要方向和趋势。在机电一体化系统中,智能控制可以自己进行中间模型分析,能够根据外界环境的变化作出相应的调整,形成控制指令,在控制器的作用下,高效、快捷、精确地完成工作任务。其次,智能控制能够帮助机电一体化系统提高效率。智能控制技术是依据操作人员发出的命令编码,而不直接参与到工作劳动之中。所以由于人工操作不当所引起的失误和损失可以大大地减少,工作效率可以大大地提高。在智能控制的帮助下,人力只需要编制出正确的工作编码和指令即可,智能控制可以按照指令流程来准确流畅地完成工作任务,这保证了机电一体化系统的安全和效率[1]。再次,智能控制能够帮助机电一体化系统增加安全可靠性。在接受人类的工作指令后,智能控制系统可以合理地调控设备中的结构或运行程序,来实现对于运行系统的管理和监督,最大限度地保证机电一体化系统的安全可靠。

3机电一体化系统化智能控制的应用

3.1机械制造中智能控制系统的应用

智能控制系统是机械制造的重要的组成部分,而将计算机的辅助功能与控制技术相互结合,是如今最为领先的机械制造技术。随着机械行业的不断发展,机械制造向着智能化的方向发展。其最终目的就是通过计算机技术进行一部分的脑力劳动,实现模拟人们制造机械的目的。

3.2数控领域中智能控制系统的应用

随着社会的不断发展,智能控制系统在数控技术方面的应用不再局限于模拟、延伸与扩展等功能,而是需要智能功能,使数控技术达到智能监控,自行建立数据库、编程等目标,例如,在数控领域中一些不确定算法与结构所产生的问题可以通过专门的系统进行处理,利用处理规则对数控现场的故障信息进行处理,从而获得维修机械的指导性的建议。

3.3建筑工程中智能控制系统的应用

在建筑工程中,智能控制系统主要应用在一下方面:第一,实现对建筑物内空调的智能控制。智能控制系统可以智能化地设置空调在夏、冬不同季节的使用模式与风阀,不仅可以有效优化建筑内的空气质量,而且可以有效地节约能源;第二,智能控制系统在建筑物照明当中的应用。智能控制系统主要是利用通信与计算机控制进行联网,然后对照明逻辑、照明系统节能以及照明时间等方面实施智能化的控制,从而使得建筑工程能够顺利地开展,有效提高建筑工程效果和工程质量[2]。

3.4机器人领域中智能控制系统的应用

智能控制系统对于机器人的发展至关重要,在机器人控制参数的多任务管理和多变形特征的应用中,智能控制系统可以进行科学、合理、有效地控制,进而能够对于机器人在行走路径和行走轨迹方面进行跟踪、记录、控制。

3.5交流系统中智能控制系统的应用

智能化控制系统例4

中***分类号:F407文献标识码: A

引言

随着信息技术以及微电子技术的进步,大规模集成电路已经不能满足人们的需求,超大规模集成电路自然应运而生。随着超大规模集成电路的广泛应用,机电一体化技术也实现了质的飞跃,在工业生产中表现出更加卓越的性能。在电气工程高速发展的当今社会,机电一体化技术能够从多方面满足工程的效率需求和可靠性需求,首先机电一体化技术能够减少工人操作的失误,实现高精度生产,同时通过既定的设计能够保证系统运行的安全性。故进一步提高机电一体化中智能控制系统的应用范围和应用水平,对促进智能化生产具有极其重要的意义。

一、机电一体化智能控制系统概述

机电一体化系统是指通过有机结合信息技术、机械技术、微电子技术和传感器技术等,并将其在实际的工业生产中进行应用,故以往将机电一体化技术又称为机械电子技术。简单的说机电一体化技术就是通过大规模和超大规模集成电路进行既定程序的设计,从而实现机械设施的自动控制。

所谓智能控制是指通过计算机模拟人类的思想,通过计算机程序实现对复杂多样的操作进行模拟,从而实现在无人控制的情况下完成机械控制并实现机械的自动化生产。通过智能控制能够帮助人类解决很多复杂的问题和实现很多复杂的操作,同时极大的提高操作的精度,使得机械制造业能够制造出更加精密的设备。智能控制系统与传统控制系统相比较具有更加方便快捷、更加精确、更加安全的优势,通过智能控制系统能够最大限度地精简参与生产的人员,在人类肉眼不可能达到的精密层级进行操作,使机械设备在一些人类不能到达的空间进行工作。随着科学技术的快速发展,智能控制系统已经在工业中大放异彩,随着其与其他技术的完美结合,已经为人类做出了极大的贡献。

二、机电一体化系统中智能控制的作用

智能控制系统与机电一体化系统是一对相辅相成的技术,通过二者的结合能够更多地发挥机电一体化系统的功能,同时也能够促进智能控制技术的发展。

1、两者相互完善

目前机械工业的发展方向就是与智能控制相结合,与传统的自动化控制相比较,通过微电子技术实现机械工业的自动化控制能够更加完善机电一体化系统。通过智能控制系统在机电一体化系统中的应用能够使机电一体化系统无需分析中间模型,从而根据变化直接形成命令信号,最终在运算器和控制器的作用下实现机电一体化系统快速、高效的完成工作。

2、提高工作效率

由操作员对机械设备进行控制,如遇到外部环境的变化,则需要操作员对环境变化进行分析与计算,从而确定命令的改变,同时由于人类自身条件限制,使得操作精度具有一定的局限性,故在操作中还需要多次调整才能将机器调节至最佳工作状态。而通过智能控制系统进行操作的话则仅需一瞬间就能够将机器调节至最佳工作状态,首先在感受外界环境变化上通过传感器和控制芯片的作用即可在瞬间完成,同时由于超大规模集成电路具有超强的计算性能,使得极短时间即可确定操作指令,并不需要调整过程即能使机械设备直接符合控制命令的要求,故能够大幅度提高工作效率。

3、增加安全性

通过智能控制系统控制机电一体化系统仅需要操作员输入指定命令即可,其余的一切操作则可通过智能控制系统根据环境的变化进行自行调整,实现系统的正常运行,最大限度地保证机电一体化系统的安全性。通过智能控制系统能够保证机械设备在人类无法到达的空间正常工作,比如月球探测器的控制。

三、机电一体化系统中智能控制的应用

1、数控机床中智能控制系统的应用

随着现代科技的实质性进展,机电一体化技术对数控技术的要求愈加提高,在原有的控制系统基础之上,通过扩展智能控制功能,从而实现数控领域中的智能编程和智能控制,以实现对数控领域中智能监控、智能编程以及建立智能数据库等目标,最终实现对于一些不明确的问题进行综合处理,以达到一些数控故障信息进行推理的最终目的。

2、机械制造中智能控制系统的应用

智能控制系统在机械制造中具有十分重要的意义,通过结合现代计算机技术,利用计算机软件模拟人类的制造工作,能够大幅度节省人类的脑力劳动时间,通过信息采集系统录入机械制造***纸,再以计算机软件分析***纸的结构,对制造参数进行修改,从而实现智能控制系统对机械制造业的控制。能够有效地提高机械制造的效率和精度。

3、建筑工程中智能控制系统的应用

一般建筑物中应用智能控制系统均为通过该系统控制照明系统,通过计算机网络和通信对照明系统的开启和关闭时间进行控制,同时对照明系统的逻辑进行控制,实现自动化开启和关闭以节省能源;在建筑工程的内部运用智能控制系统,能够对建筑物内部的空调进行控制,从而智能调节空调系统以保证建筑物内部的空气质量,同时保证建筑物节能。

4、机器人领域中智能控制系统的应用

机器人领域是现阶段全球高新技术集中的热门领域,越来越多的先进技术均涌向机器人领域,从而实现机器人的高度智能化。通过智能控制系统在机器人领域的应用,能够使机器人在行走和工作中进行更加复杂的操作,通过专家对机器人工作环境的研究,设定适当的计算机程序能够使机器人的工作能够更加适应环境,通过合理有效的规划机器人的控制,保证机器人的智能化工作。

四、智能控制在机电一体化系统中发展趋势

智能控制系统在20世纪90年代的后期在一些发达国家被研究发明,并得到初步的应用。在通信技术、光学技术、微细加工技术逐渐发展起来后,机电一体化系统也将这些技术整合在一起,智能控制在机电一体化中进入的新的发展阶段。随着微机电一体化、光电一体化、计算机技术、数字模型系统等多项领域的发展,智能控制在机电一体化系统中应用的更加灵活广泛。网路化技术、光纤技术等诸多领域的深入发展为智能控制在机电一体化中产业化发展奠定了坚实的基础。

21世纪机电一体化中智能控制的应用已经成为一种发展必然趋势,当前的智能控制在原有理论基础上,增加了运筹学、模糊数学、计算机科学、生理学、心理学、混沌动力学等诸多新的方法,运用新方式、新思想、新逻辑对智能控制系统进行探索,使其具有思维能力、逻辑推理能力和决策能力,完善了智能控制系统。智能控制系统的学习功能、组织功能和适应功能均较强,应用遗传算法、专家系统及神经网络等技术后其功能系统更加强大。

目前,智能控制在机电一体化系统中具有广阔的应用前景和发展空间,其智能控制已经进入了工程产业化、普遍应用的阶段,虽然智能控制还处于发展时期,但是,随着各项理论技术的完善和新的科学领域的开发研究,机电一体化中智能控制系统的应用必将迎来新的发展时期。

结束语

随着现代化、国际化和全球化的科学技术发展,机电一体化系统中智能控制已经得到了十分广泛的应用,机电一体化系统中智能控制的应用与传统的机械自动化的技术有着十分巨大的差异和进步,这种智能控制的应用一方面可以改善人们的生活环境,同时还可以有效地提高了社会经济的发展水平。

参考文献

智能化控制系统例5

关键词:

智能控制;机电一体化;交流伺服系统;机器人

本文主要是对于智能控制技术在我国机电一体化系统里的实际使用过程进行分析,其最终就是希望能够给有关的单位缔造理论上的相关参照。当前,智能控制的技术已经在很多的工业的生产领域中被得到使用。因此,将智能控制的相关技术去积极的积极运用在机电一体化上面是有着一定可行性和一些实用价值的。

1智能控制技术的有关的理念

我们所提到的智能控制的技术其指的就是在不需要人工参与的情况下,去对机械设备本身存在性能进行驱动的一种技术,其可以说他还是一种机械式去完成自动控制的方式。智能的控制就是选址自动控制以及人工智能等几个方式去对其自动控制的要求加以完成的。其中,自动控制自身的形式总的来说是属于一种动力学形式的一种动态的发射系统;人工智能总的来说就是属于一种本事刚刚开始进行信息处理和能够完成学习以及记忆并且还能够实现语言表达功能的一种认知系统的建设;运筹学主要是对于机械去给予了定量的处理的一种不同的形式,其中主要是关系到了线形的规划与设计,还有就是相关的网络规划管理以及有关的科学上的调度等。使用智能控制技术需要去建立在原本机电控制系统的数学模型的状况下,使用这样的方式对时间以及线性控制系统和加工等有关方面的问题进行处理和解决。

2智能控制在机电一体化里的有关的使用

2.1交流的伺服系统

交流伺服系统属于一个机电系统组成的,其属于智能控制技术中非常主要的一点,同时也是最合理的方式,同时其还是对工业生产力予以提升的非常重要的部分。交流伺服系统还是一种选转换成电信号,用机械开关的形式去进行装置,适宜在控制的系统中。过程运行交流伺服系统是相对复杂的,因此,使得它出现扰动有关的问题,以及工作参数的转化率和强耦合负载。在这样的一种状况下,无法对数学模型自身的准确程度加以保障,只可以建设和其有关的运行情况可以保持一致的相关数学模型,但是这样却无法去对工业生产对交流伺服系统提出的比较高的要求给予充分的满足。而适宜智能化技术控制之后进行启动,交流的伺服系统,能够建设数学模型的精度比较好并且缺少系统控制器状态的精确参数,去相关性能指标进行适当的调整,以它使实际工业生产的具实际的需要给予充分的满足。

2.2设备的相关装置系统

设备系统之后机械设备开始使用智能的控制方式,使得设备自身能够变成过渡元素的一种智能的设备的元素。它往往是在石油化工行业以及制造行业,以及在环保和节能机械设备行业使用经济手段,智能控制技术具有一定的使用的所有优点。在一般情况下,当智能控制技术,有关工作人员为自己的特定的操作条件的要求是当企业数据信息管理将被用来察觉,并根据有关需要自动化组件和智能的元素,并再有就是系统的硬件,他们需要一个商业智能系统相关的软件设施。在这种情况下,管理者可以使用数据仓库的技术,还有就是一些数据挖掘以及联机的分析处理技术去进行适宜的管理,企业进行信息化的管理形式可以对工作效率加以提升。当前,智能的控制技术也被普遍的使用在了很多不同的行业,已经开始在很多有着自动化功能家装设备仪器进行发展。总的来说自动化的设备整体来说能够被分成几类,也就是有着总线的连接器电器,家电的智能控制器。这些设备自身的自动化以及智能控制技术的构建的装置,它有着非常好的联系。实际地使用智能家居的相关设备,蓝牙传输接口数据信号接收器之类的装置中的装置上的自动控制来实现。

2.3设备机床系统

总体来说,使用智能控制的技术应该在为了提高其运营效率从数控机床有以下几个方面:①机器自身振动主动控制。采用智能控制技术可以成为机床作业,时产生一个很大的遗憾清晰的振动的感觉,使其可以在数控机床进行切削的的时候并不会对其所生产的产品本文的精度产生非常严重的振动方面的影响。②安全的保障。主要是使用一些智能的控制技术去让机器具有智能安全屏障,从而防止在特定的运行时间机器科学仪器相关部件的触碰。③语音的信息系统。使用智能的控制技术以后,智能的控制系统可以运行自己的实际情况语音提醒,并提示数控机床操作员提供信息,并规范自己的行为,避免操作失误的出现,根据数据控制机床。

3结语

结合上文所述,智能控制主要是对机电一体化系统中很多构件能够保持合理的运行的一种合理的保障和一种非常科学的生产的方式。本文主要是针对智能控制技术在实际进行使用的过程去进行分析,希望能够很好的对数控机床自身的运行效率和产品自身的精准度加以提升,使其设备自身的使用寿命能够延长。事实显示,如果想要对工业生产的脚步予以提升,就要可以令智能控制技术的应用范围得到提升。只有做到这样,我们国家的经济发展才能够不断的提升并且保持稳步的发展下去。

参考文献:

[1]陈雪梅.机电一体化系统对智能控制的有效应用的几点思考[J].河南科技,2010(14).

智能化控制系统例6

Abstract: intelligent building is an important part of the information technology, has long been in the modern Western developed countries, the rise of intelligent buildings, but fresh technology of intelligent building or in recent years appear intelligent buildingpresentations and programs designed to solve.Keywords: intelligent building system components, functions

(一)前言

楼宇智能化是信息化的重要组成部分,在现代的西方发达国家,楼宇智能化兴起已久,但在我国,楼宇智能化还是近些年出现的新鲜技术,本文对楼宇智能化进行了介绍和方案的设计解决。研究、开发出的楼宇网络智能化控制软件系列是采用引进的国际最先进的楼宇专利技术性处理法及计算机网络和人工智能技术,(可编程控制器)控制系统进行数据通信,监控整个系统主要工艺参数和设备运行情况,操作人员可通过可视化软件对现场进行调控,根据过程仪表提供的主要工艺参数,按楼宇工艺要求对生产工艺过程进行必要调整,使生产过程更合理、处理效果更好、运行成本更低。所开发系统软件包,均源自国内外业界权威经验。该软件系统的成功开发将真正实现智能化运行机制,使国内楼宇智能化系统技术现状有一个***性的飞跃

(二)智能楼宇的概念

1、智能楼宇的起源和发展

二十一世纪是信息化的世纪,目前推动世界经济发展的主要是信息技术、生物技术和新材料技术,而其中信息技术对人们的经济、***治和社会生活影响最大,信息业正逐步成为社会的主要支柱产业,人类社会的进步将依赖于信息技术的发展和应用。

近年来,随着计算机技术和网络通信技术的发展,使社会高度信息化, “楼宇智能化”的概念运应而生。 楼宇智能化是采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制,对信息资源进行管理,为用户提供信息服务,它是建筑技术适应现代社会信息化要求的结晶。

2、智能化楼宇的基本要求

智能化楼宇的基本要求是,有完整的控制、管理、维护和通信设施,便于进行环境控制、安全管理、监视报警。简言之,楼宇智能化的基本要求是:办公设备自动化、智能化,通信系统高性能化,建筑柔性化,建筑管理服务自动化。 楼宇智能化提供的环境应该是一种优越的生活环境和高效率的工作环境:

3、智能化楼宇的解释

目前世界上的对楼宇智能化的定义很多,欧洲、美国、日本的提法各有不同,其中,日本的国情与我国较为相近,其提法可以参考,日本电机工业协会楼宇智能化分会把智能化楼宇定义为:综合计算机、信息通信等方面的最先进技术,使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等协调工作,实现建筑物自动化(BA)、通信自动化(CA)和办公自动化(OA),将这3种功能结合起来的建筑,就是智能化楼宇。

(三)系统的构成

如系统结构***所示,整个系统可以由以下四个部分组成:智能大厦集成管理系统、楼宇自动化管理系统、智能大厦内各弱电子系统、远程IE浏览站。

1.智能大厦集成管理系统:负责对大厦内各个子系统的进行集中监控管理,接收各个子系统传来的各种实时数据(视频、设备信息和报警信息等),显示监控画面和视频内容,实现对监控数据的实时整理、分析、存储、显示和输出等功能,处理所有的报警信息,记录报警事件,打印系统信息,发送管理人员的控制命令给各子系统,使得管理者能够对各类事件进行全局管理,实现一体化服务,提高系统管理的效率,方便大厦的决策部门进行合理的组织,并进行调度、协同、指挥,减少事故带来的损失。

2.楼宇自动化管理系统:负责对楼宇设备自控系统、CCTV电视监控系统、防盗报警系统、智能卡控制管理系统、、停车场系统等5个子系统进行集中监控管理,接收各个子系统传来的各种实时数据(视频、设备信息和报警信息等),显示监控画面和视频内容,实现对监控数据的实时处理分析、存储、显示和输出等功能,处理所有的报警信息,记录报警事件,根据需要可以通过电话语音或手机短信等输出报警内容,打印系统信息,管理人员也可以通过该平台发送控制命令给各子系统。

3.智能大厦内各弱电系统:实时采集本系统下挂的各类设备的参数、报警信息等现场信号,将采集的信号经过分析、处理以后上传。弱电系统包括下列自动化子系统:

3.1配电子系统:包括低压配电系统、计算机不间断UPS电源系统、冷冻站配电、变压器、高压系统和高压二次线中的各个点进行监测控制。

3.2空调监控子系统:中央空调是智能楼宇的重要组成部分,通过楼宇自控监控组态软件不仅可以为用户提供舒适的工作环境,而且可以通过一些调度算法满足节能需求。

3.3照明子系统:对整个大楼的照明实施控制,包括公共区域照明和泛光照明。根据上班时间和季节的差异实施不同的照明控制方案,以达到节能目的。

3.4给排水子系统:对水泵、水池和管网等进行监控。

3.5电梯控制子系统:根据电梯数量已经用户请求,智能调度电梯,合理满足用户需求。

4.远程IE浏览站:远程IE浏览站的主要功能是进行远程的IE浏览功能。通过楼宇自控的WEB功能,便于管理人员随时随地了解整个大厦的实际运行状况,实现管控一体化,在远程的管理人员可以通过浏览器,直接观看监控画面。

(四)系统主要功能

通过管理软件平台把各个子系统有机集成,系统主要完成下列功能:

管理各子系统:可以在弱电、视频等系统中无缝切换,各个系统实现联动。如火警信息可以和电梯、空调、大厦广播等系统联动。

流程***显示功能:以动画形式显示各设备的运行情况,如空调机组、停车场车位、电梯运行状态等。根据用户要求设计个性化界面,可以直观、方便地对大厦内各子系统实施监视、控制和管理。场景逼真、鼠标控制、操作简单。

实时、历史数据管理功能:采集各子系统的实时数据,进行数据的显示、存储;对所有的历史数据/实时数据可以灵活查询、统计、输出及打印,可按设备、楼层、功能等进行分类记录和存储,同时也可以按时间区间、设备类别、楼层、功能进行分类统计和打印。

报警管理:软件支持各类报警系统,包括限值报警、偏差报警等,而且支持不同的优先级别。报警可以以声音、动画、打印、邮件、短信等多种方式警示相关人员,以便进行相应的操作。

趋势分析:根据实时历史数据库,可以对用电量、空调机组运行情况等进行分析,以形成最优控制方案,达到节能目的。

报表系统:根据各系统的采集数据自动形成报表数据,并提供查询功能。

WEB:通过IE浏览器可以远程浏览各系统运行情况。

照明控制

照明控制主要分为两类控制,一类是通过PLC或单片机进行控制,一类是主要通过软件的脚本进行控制,在实际中也可能两种控制都会使用到。无论是哪种控制,都是把数字信号通过PLC或者模块等转化为实际的开关控制。在通过PC控制的时候,通常是通过脚本进行控制,可以实现多种控制方式;

电力监测

电力监测主要是通过采集智能电力仪表的数据。智能电力仪表可以自行测量电流、电压、功率、电量等电参数,并且会提供通讯接口(通常为Modbus协议)。采集智能电力仪表的数据即可实现对电力的监测。

空调监测

空调监测通常都是监测工业空调或者中央空调。一般通过直接和空调自身携带的通讯接口进行通讯监测,或者通过PLC等进行间接监测。

其他监测

其他监测主要是指关于温度、湿度、气压等参数,这类数据的监测主要通过相关智能仪表或者PLC进行监测。

相对于其他的楼宇监控系统,比如江森、西门子等,基于楼宇自控软件的楼宇监控系统由于其开放性具有如下的特点:

监控的设备通常为常见的各种硬件设备,一般无需购买专用的一些控制设备,比如灯光控制器等;

连接设备的种类很多,可以根据现场的情况自由选择性价比高的产品;

通讯的方式多,可以根据现场需求选择串口、以太网、无线等多种方式;

界面需要根据实际情况和客户需求进行绘制,提供了多种绘***工具,绘***便捷;

软件提供了多种控件,可以方便的实现历史曲线、报警查询、报表和Web等功能;

使用楼宇自控软件构建楼宇监控系统时,通常按照以下步骤进行:

调研现场情况,和客户沟通,统计需要采集数据种类、数量;

分析采集的数据源是否有直接的通讯接口,如果有通讯接口要确定具体的通讯协议,如果没有通讯接口看能否通过其他方式采集数据;

设计整体框架,估计工程量;

确定具体到硬件设备和布线工作;

软件工程开发,绘制界面,采集数据。

(五).经济和社会效益

楼宇监控分采集的数据的种类和个数不同,成本悬殊。常见的楼宇监控会包括灯光、

空调、湿度等数据。单就这里监控系统,成本包括以下内容:

监控所需的智能仪表、PLC、线缆、配电柜;

通讯所需的布线费用;

对应采集点数的软件费用;

工控机的费用;

软件开发的人工费用;

智能化控制系统例7

一 、招标阶段控制

在招标阶段,业主最关心的是智能化系统功能的确定、方案论证、标书的起草及发放、投标单位的确定及考察、投标方案的审查及施工单位的选定。为此,监理围绕业主的要求主要进行如下几方面的工作:

1、对智能化系统进行功能确定及方案论证

根据智能化系统所需要完成的任务、要求及要达到的功能,参照装饰设计的总体平面布局,运用专业人员的知识,明确智能化系统所需达到的功能、明确系统所需控制的区域,机房的设置位置、控制线路的走向、执行机构的设置方案,及初步确定网络系统的型式、材料设备的档次(国产还是进口)等。

系统集成应遵循统一规划,分期实施的原则。即各个子系统的信息接口、协议等应符合国家标准,在订货时统一预留,各子系统的供应商应共同遵守,承诺技术协议,为集成创造条件。待各子系统运行正常,条件成熟后再搞集成。

明确之后即可以进行标书的起草,确定评标方案及评分标准。我们对评标方案及评分标准的确定格外慎重,在广泛听取各方面的意见的基础上,制定一套科学、合理、合法的评标方法,确保合理低价标中标。

2、对投标单位进行考察

选择一个好的设计、施工单位是系统实施的关键。由于本工程的特殊性,我们采取邀请招标的方式,在招标前我们先对一些有意向的单位根据其提供的书面材料进行资格预审,从中选出实力较强者,由业主有关专家对其进行有针对性的考察。考察完成后各单位的情况列表分析比较,形成考察报告向业主汇报,以便作为确定邀请招标单位的依据。

3、开标

对于各投标单位的投标方案,主要着重于审查:

其智能系统是否符合设计规范的要求;投标方案中提及的设备监控系统是否满足标书中要求的功能;方案中控制点的分布是否合理,是否满足扩充要求,现场执行机构是否能满足功能控制要求。并组织专家对方案中网络控制系统、控制网络技术.控制网络中的硬件等是否具有实用性、稳定性、扩充性、简单性、先进性、及易操作性,为开标提供技术依据。

二、设计阶段的控制

智能系统的设计一般由智能系统设计、施工单位在装饰设计的基础上进行深化设计,其设计依据为装饰设计***纸、设计规范、产品应用设计标准和标书中确定的智能系统功能等。1、检查智能系统设计是否符合规范要求、2、检查线管走向是否合理、经济,是否和其它管线相矛盾、3、检查现场控制器设置位置是否合理、经济。数标书和原标书中确定的相符合,有无更改和增减。更改增减是否合理。4、检查系统与强电系统的接口设计。智能系统设计***纸经确认后即可用于现场施工。

三、施工阶段的控制

施工单位进场施工后,主要把好以下关键点:

1、设备、材料的验收。设备、材料的好坏是智能系统是否能满足功能要求的一个重要因素,也是质量控制的一个关键点。普通材料要求提供合格证、质保书并按规范要求进行验收;重要设备、材料都为国外进口,需提供原产地证明、进口报关单、商检证明等相关资料;特殊材料还需进行安装前的测试,控制网络的网桥、网关及网络控制器需进行模拟通信测试。

2、中央监控室的验收 。中央监控室是智能系统的核心,验收时应会同业主一同进行,主要核对中央监控室内的设备是否按标书中的要求配置,其布局是否合理、美观,是否为后期发展留有余地,能否满足功能要求。确保系统按***施工、按规范施工,顺利进入调试阶段。

四、调试验收阶段的控制

智能系统调试验收在施工单位自验合格的基础上进行。施工单位自验收合格后,准备好系统监控点设定表、系统框***、各楼层监控点分布平面***、自检调试记录、调试验收程序及调试人员、器具配备等相关资料报业主及相关单位一同进行,调试验收主要包括以下几点:

1、监控中心人机界面的验收。

人机界面是否良好、数据调用简单明了、监控功能内容直观齐全、报表显示简明易读、打印报表设置合理。

2、各控制点的***动作及数据信号号和模拟信号的反馈情况验收。

验收人员分成二批,分别带对讲机以便联络,一批验收人员察看现场各控制点的动作情况,一批人员在控制中心察看各控制点反馈信号情况。根据调试验收程序的安排,逐一检查各控制点,由控制中心发出动作信号,检查现场动作是否正确;动作符合要求的可进合调试。控制点动作或信号反馈不符合要求的,需仔细检查出问题的所在,整改合格后,再进行验收,及联合调试。

智能化控制系统例8

中***分类号:S625.5 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2015)26-0026-03

1 绪 论

1.1 选题的背景和意义

现代温室极大地促进了设施农业的总体发展水平。随着大棚技术遍及范围越来越广,大棚数量也不断增多,因此如何更好地控制大棚内的环境便成为人们喜欢研究的一个新课题。传统的温度控制方法是把温度计挂在温室大棚内来获取里面的实际温度,而后依据测得的温度与标准温度相比较,看温度是否合适。这种方法不但必须人工来完成,而且效率也很低。况且照目前的实际情况,传统的温度控制方法就更加不可行。这些问题致使我国农业生产的效益很低,因此,智能化温室控制系统的研究显得至关重要。它能在生产成本很低的情况下给作物生长创造一个最佳的环境条件,有利于我国农业的快速发展。

1.2 国内外研究现状和发展趋势

温室栽培技术起源于我国,但我国的温室技术发展非常缓慢,到20世纪60年代仍然处在很低的生产水平。传统温室以塑料大棚、日光温室为主,这类温室成本低效益好,但设备相对简陋、环境调控能力差。

随着单片机技术和传感器的发展,逐步兴起了一种有利于资源节约的高效设施技术的智能温室控制系统。特别是随着20世纪70年代微型计算机的诞生,更使温室环境控制技术有了天翻地覆的变化。至20世纪80年代,以微型计算机为核心的温室智能控制系统在国外一些国家已经向完全自动化、无人化的方向发展。

总之,我国的智能温室控制系统研发较晚,全面的环境控制技术研发才刚开始。同国外先进化的水平比较,还滞留在初级阶段。

1.3 主要的研究内容

本设计主要完成了三方面的工作:

①确定整体的设计方案;

②是设计传感器的软硬件系统;

③是设计单片机及通信接口。

本文针对温室内存在的诸多相互影响和制约的因素,设计出了基于单片机AT89S52的智能化温室控制系统。该系统融合了信息采集技术、信息传输技术、信息存储技术及信息处理技术,可以对农作物的生长情况做到全面、实时监测,实现了温室环境检测智能化。

2 智能化温室控制系统的整体设计及相关技术研究

在外界环境中,温度作为影响植物生长环境的主要因素,植物在在生长过程中的一切生物化学作用,都应该在适宜温度条件下进行,温度因素在空间上随着纬度和海拔的变化而变化,在时间上会由于四季及昼夜的改变而变化,不同品种的农作物对环境温度的要求也有所不同,相同品种处在不同生长阶段农作物对温度亦有不同的要求,因而智能化温室控制系统的设计就显得尤为重要。

2.1 系统功能设计

智能化温室控制系统的主要功能有以下几方面:

①首先系统要实现对室内温度参数的实时采集;

②系统采用RS-232串行通讯方式,使得通信系统具有较高的可靠性和灵敏度、较好的实时性和较强的抗干扰能力;

③系统设备能够实现存储、远程通信等功能;

④在温度超限时实现报警;

⑤系统能够实现长时间测量数据并记录。

2.2 系统设计原则

温室控制系统的设计应保证系统具有可靠性、易于操作、高性价比等优点。

2.2.1 可靠性

在实际应用中,系统的可靠性是实际应用的前提,设计时提高系统的可靠性一般从以下几个方面着手:选用性能较好的元器件;在设计电路板时不要胡乱布线且接地处设计要合理;要在容易受干扰的地方采取适当的抗干扰措施来保证系统的可靠性。

2.2.2 易于操作

系统操作和维护方便在设计系统时,应想办法尽量将复杂的操作内置化,这样能方便不同阶层的人使用。

2.2.3 高性价比

系统控制芯片为单片机,单片机不仅体积小、功耗低,其最大的优势是其性价比高。性价比是决定单片机是否能够广泛使用的一个极为关键的因素。

2.3 系统设计方案

温室控制系统单片机为控制核心,其中测量温度采用DS18B20温度传感器作为测量元件,构成了智能温度控制系统。温室控制系统具有温度测量电路、数据的存储及显示电路,语音报警电路等。系统设计方案,如***1所示。

3 硬件设计

本系统是以单片机为核心,它可以完成温湿度的采集、处理、显示并自动控制等功能。其硬件电路由温湿度传感器、RS-232串口通信、单片机和计算机三部分构成。单片机通过对温度传感器DS18B20进行编程来获取温度值,并将数值通过串口通信传送给计算机。

计算机主要是进行编程,控制温度的显示和报警等。经过综合考虑,最终我们选用AT89S52为微处理器。

DS18B20的测温原理,如***2所示。

4 软件设计

能化温室控制系统的整体功能的实现是在程序的控制下完成的,温室控制系统采用模块化设计,温室控制系统的软件设计与硬件设计思想一致,系统针对不同的功能将系统分成各种不同的程序模块,并对其分别进行编程、修改与调试,系统通过主程序、中断处理程序来实现对各程序模块调用,最终其连接起来完成整个智能化温室系统的功能。

软件部分采用程序模块化的方法将程序分为几个程序模块,然后针对每个模块分别设计程序,使各模块结合起来实现协调工作,最终实现对温室中温度的实时控制。智能化温室控制系统由多个***的子程序构成,各个子程序之间通过软件接口相连,这样既便于连接、调试,也便于修改和移植。智能化温室控制系统的软件部分主要完成数据的处理运算、实现通信联机、实时数据显示和采集,系统参数的设置、语音报警等。智能化温室控制系统测控软件主要与硬件系统相结合,共同完成对系统环境参数的实时采样、实时处理数据以及与PC或移动终端通信等功能, 软件系统也能够根据模块程序自动将结果与设定的阀门报警值进行比较, 若检测的值超过设定的阀门值, 系统将启动报警电路报警。

主程序模块的主要功能是调用各种数据处理子程序和实现智能化温室控制系统的自检功能,通过主程序对子程度的调用来实现打开湿帘泵、启风机和关闭遮阳网等降低温度措施。在温度低于程序对温室控制系统设定值后,通过主程序对子程度的调用来实现打开遮阳网和补光灯等措施。这样就使得各程序模块有清晰架构,无论是维护还是修改都非常便捷。主程序程序框***,如***3所示。

5 仿真与调试

绘制完电路***后,需要Keil已编译写好的AT89S52的设计程序,将鼠标移动至AT89S52 芯片上,双击即可完成程序的添加。当双击时,会进入一个设置的对话框,在对话框中可以设置单片机系统的晶振频率,在这同时可以设置输入程序的路径,单击OK键就能够完成输入设置,并将已编译好的程序添加到AT89S52中,当再回到Proteus设计电路界面时,左键点击位于Proteus主界面左下方的开始按钮,这样就可以进行电路仿真。Proteus实现的是交互式仿真,在仿真进程中能够根据系统的需要操作各开关、控制按钮等器件,系统会真实地反映出仿真结果。在仿真开始后,通过程序编译来设置上下限温度,当温度值超出或低于所设定的范围时,就会启动报警系统。

设置温度上限为25 ℃,温度下限为10 ℃,如***4所示,此时温度是43 ℃,高于上限温度,此时启动报警系统,看到警灯亮报警。

6 结 语

本文针对温室大棚测控系统的研究,运用了单片机技术、通信技术、传感器技术、电子技术和自动化等专业知识。在设计和开发的过程中,综合目前一些先进的测控理念并紧密结合温室大棚的实际情况。本文遵循系统的需求,进行总体分析与设计、模块化设计、详细设计,并对系统的可靠性和抗干扰进行了设计。

参考文献:

智能化控制系统例9

Design of Intelligent PID Control System Based on PLC

yan chao

Abstract: This paper presented the intelligent PID control system including the construction of its hardware environment and software design. The upper computer used VisualC++6.0 software, which designed an auto-play interface to realize monitoring and management system. The lower compute used PLC, which collected the field data and control actions. The system uses scientific modularization management, and establish real-time database in the rear to realize data storage management. According to system features, an improved access mode to the database has been taken. The system was provided with stability and security.

Key words: PLC; intelligence; PID control; data collect

在现代工业企业的生产和管理中,大量的物理量、特性参数需要进行实时检测、监督管理和自动控制。这是现代化工业生产必不可少的基本手段。从单台计算机的直接监控到多级计算机监控系统,以及分布式、网络化、智能化的系统,在各种企业中都有应用。

计算机多级监控系统,是以监控计算机为主体,加上检测装置、执行机构,与被监测控制的对象(生产过程)共同构成的整体。在该系统中,计算机实现了对生产过程的检测、监督和控制。本文结合在沙盘控制系统中的实际应用,采用可编程控制器PLC与上位机构建多级集散控制网络,结合软件设计,实现了智能化沙盘控制系统设计。与原有同类型系统相比本系统集过程控制与智能化管理于一体,控制质量高、能耗低、系统更加稳定可靠。

一、智能化PID控制原理

智能PID控制就是将 智能控制与传统的PID控制相结合,其控制器参数可以实时地自动调整,不依赖系统精确数学模型,对系统参数变化具有较好的适应性,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力[1]。智能PID控制主要有模糊PID控制、专家PID控制和基于神经网络的PID控制等[2]。

本文是基于模糊的PID控制系统,利用模糊控制系统在控制过程中对不确定的条件、参数 、延迟和干扰等因素进行检测分析,采用模糊推理调整PID控制器的参数,使之适应被控对象的参数、结构以及输入参考信号的变化,并抵御外来扰动的影响,不仅保持了常规PID控制原理简单、使用方便、鲁棒性较强等优点,而且具有很大的灵活性[3]。

PID控制器完成对系统的控制,模糊控制系统实现对PID三个参数进行自动校正。PID算法数字控制规律为:

其中KP为比例系数;Ti为积分时间常数;Td为微分时间常数;u(k)为调节器的输出;e(k)为偏差值;Ts为采样周期。

根据PID参数自整定原则,用于校正PID参数的模糊控制器采用两输入三输出的模糊控制器,以系统误差和误差变化率为输入语言变量。控制系统原理如***1所示:

二、智能化控制系统的总体设计

2.1 系统软硬件平台的选择

上位计算机要实现稳定运行显示及各种参数设置,我们选用VC++6.0软件进行开发实现对现场的数据采集,并通过友好直观的画面显示出来。

考虑本系统多媒体智能化控制的现场要求,下位机选择台达公司的DVP系列的PLC。上位机与下位机之间通过PLC自带的PPI线相连[4]。

2.2 智能控制系统的主要功能

通过PLC于上位机的集散控制系统的建立,在触摸屏控制的可视化界面上,可以实时的看到现场多媒体播放软件的演示配合现场各种设备的动作展示。当系统出现异常信号传输时,系统可以自动识别纠错,实现了全自动化控制。通过系统的安全级别控制,可以防止非操作人员进入系统带来不必要的损失。

2.3 系统的整体方案

本系统采用监控主机逻辑处理、串行数据传输、现场数据采集的三层网络。

第一级网络:监控平台。它对要求进入系统的人员进行身份识别,只允许有权限的人员进入。通过友好的人机界面实现对整个智能化控制系统的监测及管理。系统监控主机可以对整个工作过程中的信息进行集中采集管理。

第二级网络:串行数据传输平台。通过串行数据通讯接口实现PLC与上位机的数据传输[5]。

第三级网络:信息采集系统。根据现场实际情况,PLC完成对现场设备的控制,状态信息的采集,计算机程序将PLC采集到的有用信息实时记录到数据库里。系统总体结构如***2所示:

三、智能化系统功能的实现

本系统软件设计采用标准C/C++语言,在Visual C++6.0集成开发环境下进行软件的开发。

3.1 可视化界面的主要功能

监控软件总体分为6个功能模块,分别为:系统管理模块,串口通讯模块,多媒体播放模块,数据存储模块,异常处理模块和帮助模块。

系统管理模块:分为用户登陆、系统用户管理和退出功能;其中系统用户管理功能包括添加新的系统用户、用户密码变革和注销用户。

串口通讯模块:完成PC机与PLC设备的实时通讯,从而对外部硬件系统进行控制[6]。

多媒体播放模块:通过串口传来的数据,根据需要播放相应的站点视频介绍与3D动画。

数据存储模块:把PLC采集到的数据通过串行通讯接口上传到监控主机后,通过数据处理模块把数据实时的存储在多媒体界面的后台,另一方面周期性的将实时数据保存到历史数据库中。

异常处理模块:当系统运行发生异常时,系统根据运行参数,产生报警信息,自动进行纠错处理。

帮助模块:分为关于和显示帮助文档功能。

系统软件分为普通用户登陆和系统管理员用户登陆,这种设计提高了系统的安全性。在系统管理员用户下,可以进行一些普通用户所无法操作的功能,比如:增加新的系统用户、密码变更、注销系统用户、出入权限设置等等。

3.2 系统管理模块的设计

安全保护是现场应用系统不可忽视的问题,对于有不同类型的用户共同使用的大型复杂应用工程,必须解决好授权与安全性的问题,系统必须能够依据用户的使用权限允许或禁止其对系统进行操作。给操作者分配访问优先级和安全区,运行时当操作者的优先级小于对象的访问优先级或不在对象的访问安全区内时,该对象为不可访问,即要访问一个有权限设置的对象,要求先具有访问优先级,而且操作者的操作安全区须在对象的安全区内时,方能访问。在用户管理界面中,可以进行用户登录、注销、修改密码、删除用户和退出等操作。其中删除用户是级别高的用户可以删除比自己级别低的任意用户,对于和自己级别相同的用户或者级别高于自己的用户则没有操作权限。

为了保障系统连续、安全、稳定运行,对于退出系统的权限也进行了设置,规定只有管理员级别的用户才有权利退出系统,而且为了防止误操作,又添加了操作确认提示框,为系统的运行增加了一个保障。

3.3 多媒体播放程序的实现

在多媒体播放模块的设计中,要充分考虑模块的适应性、使用简便、界面美观等方面的条件。经过综合比较,最后选用VC++6.0自带的ActiveX控件Windows Media Player ,它的优点是可以播放多种不同格式的音视频文件,而所需修改的代码量很少,不用针对不同格式的文件单独编写其调用程序,并且界面友好。

首先插入该控件,然后给它关联一个CWMPPlayer4类型的公有变量,这样这个类下面封装的所有函数就都可以使用了。

在设置播放文件的路径时,单个界面的应用程序主要有两种方法:在控件的属性选项卡中直接设置需要播放的多媒体文件,或者调用函数SetUrl(LPCTSTR lpszNewValue)进行设置。但当系统为含有多个界面的应用程序时,如果选用设置控件的属性选项卡这种方式,在调用过程中,第二个控件会默认播放之前一个控件的播放文件,所以在设计使用时必须采用调用函数的方法。另外,需要播放多媒体文件的界面在使用这个控件时,需要在相应的应用文件中包含定义这个函数类的头文件。

四、后台数据库的设计

在本设计中,由于系统对实时性的要求较高,采用SQL Server 2000关系型数据库。系统将数据库设计成实时信息数据库和历史数据库两大部分。

4.1实时存储模块的搭建

在本设计中,采用利用动态链接库来建立实时数据库。动态连接库是Windows中的一种特殊的程序单元,被称为非任务化的可执行模块,它们由调用者的任务所驱动。本文提出了利用动态连接库来建立系统运行的实时数据库,数据库接口由一组API函数组成,利用这些接口函数,I/O驱动程序和各个用户程序模块可以直接访问实时数据库,这样,系统便具有了全面的开放性和很强的实时性[7]。

根据地铁沙盘系统的运行要求,为系统定义数据库变量,并将数据库变量与PLC的物理I/O设备建立I/O连接。在数据库中所建的数据库点参数和所采集数据变量进行一一对应,从而可以动态的显示及存储设备的运行状态。

4.2 改进的数据库访问方式

传统的客户/服务器应用软件模式大都是两层结构应用软件。客户方软件不但要完成用户交互和数据显示工作,而且还要完成对应用逻辑的处理工作[8]。为了解决两层结构应用软件中存在的系统可伸缩性较差和安装维护困难的问题,在本设计中提出了的多层结构应用软件,把业务逻辑单独提取出来,构成了中间一层,形成真正的分布式应用系统。结构如***3所示:

五、结语

本文所介绍的智能化地铁沙盘控制系统,采用了上位机+PLC的分布式控制模式。PLC系统与传统的控制系统相比,自动化程度和可靠性有了大幅度提高,减少操作人员的工作量,而且操作简单,控制精度高。采用计算机进行数据处理,使整个过程实现了科学化、现代化。PLC系统的采用对能源和设备的合理利用,节约能源,降低能耗。系统现已正式投入使用,此项技术的研究,为今后此类控制系统的开发提供了良好平台。

参考文献

[1]舒迪前,饶立昌,柴天佑.自适应控制[M].沈阳:东北大学出版社,1999

[2]李卓,萧德云,何世忠.基于神经网络的模糊自适应PID控制方法[J].控制与决策,1996,11(3):340-345

[3]金鑫. 典型工业过程鲁棒PID控制器的整定 [J].控制理论与应用,2005,22(6):947-953

[4]DELTA COMPANY.DELTA DVP Series PLC COMMUNICATION PROTOCOL VER 1.0[Z],2007

[5]龚建伟,熊光明.VisualC++/Turbo C 串口通信编程实践[M].北京:电子工业出版社,2006

智能化控制系统例10

中***分类号:TP309 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)04(b)-0031-03

x矿自动化的发展是从20世纪中期开始发展起来的技术,相比传统的人工选矿它具有以下优势:(1)降低人工成本;(2)简化操作流程;(3)提高生产效率;(4)降低损耗;(5)提高选矿产品的稳定性以及质量。选矿自动化的工艺主要分为3个部分:(1)原料矿物破碎过程;(2)磨矿过程;(3)浮选过程。其中磨矿环节是矿石破碎的继续部分,主要目标为将矿石经过处理后形成细粒度级的颗粒用于浮选环节,所以磨矿的效果直接影响磨矿产品的质量(包括:磨矿粒度特性、磨矿产品浓度、磨矿单体的解离度)和后续其他工艺处理能力,这样就会影响整个选矿自动化工艺的经济性、技术性、高品质性[1]。磨矿分级自动化能够有效减少球磨机能耗的同时还能提高磨矿分级效率以及能源利用率。其发展经历了3个阶段[2]:(1)初始发展阶段。开始没有用于检测控制的仪表,主要由人来主观操作,这样导致生产指标不稳定;(2)稳定发展阶段。由于这个时期自动检测仪表使用和推广,如,矿浆pH计、X焚光分析仪和线矿装粒度仪等,使得在磨矿过程给矿量及溢流浓度能得到精确控制;(3)最优化生产发展阶段。这个阶段主要特点是控制理论的不断发展,先进的控制技术不断优化控制效果,如,PID串级控制、模糊控制与PID控制结合等。不过,由于磨矿本身的非线性以及时变性特点,其本身的建模以及回路控制相对复杂,国内很少企业研究出较好的成果。近年来,由于人工智能技术、过程模型以及仿真技术得到很好推广,这样使得国内外出现了许多以磨矿过程控制模型为基础,将智能控制算法与传统的控制理念结合的潮流。该文分析传统的选矿厂磨矿分级控制系统,研究近年来国内外的智能化控制算法与磨矿分级控制相结合情况。

1 矿厂磨矿电气分级控制系统分析

传统的磨矿电气控制系统结构由***1所示,由***可以看出核心是磨棒机,分级作业主要是在原来磨棒机的基础上加入分级机,目前主要是有水力旋流分级机和螺旋分级机两种。其余包括不同的子系统[3]:(1)磨矿电机油部分。主要采用高、低压油系统,磨主体分三段,前两段采用球形磨,第三段采用棒形磨;(2)电气控制联锁和继电保护部分。不同设备的打开与关掉是有先后且持续时间也是不同的,要实现这些就需要电气联锁,继电保护主要有气压、气温、油温、油压保护,还包括过电流、电压、励磁保护等两部分组成;(3)同步电机励磁装置部分。由两部分组成:一部分是系统组成的回路部分;另一部分就是这个回路的控制部分,整个电路采用三相全桥整流,去磁部分采用具有高、低电压的双级双路去磁;(4)自动喷油机械装置部分。为了保证大齿轮运行摩擦小,喷油装置就会每过一段时间就喷油一下;(5)气动离合器部分。要就是通过气压压力推动同步电机带动磨机转动的过程,目前主流的供气结构是两层供气:一层是用来控制气罐泄压的压力;另一层是确保控制气罐工作压力;(6)慢速转动设备部分。添加慢速转动结构,带动磨机运动,使其可以实现电动“盘车”。

磨矿分级流程:矿石经传送带送入球磨机中,在棒磨机内加入矿水,然后在钢球冲击和研磨下逐渐粉碎,最后排入分级机中,分级机通过矿粒大小不同运动特点不一样的原理,小颗粒矿石下沉速度较慢,就会随分级机溢流进入浮选环节,较大的则会返回棒磨机中重新再磨。

2 传统电气分级控制系统存在的问题

存在以下几点主要问题:(1)磨矿分级过程中,许多检测量存在多变性以及随机性的特点,不能很好地做出适应性强的控制策略;(2)检测无法实现真正的实时控制。在时间上就无法避免地存在滞后的问题,且测量的结果也不准确;(3)需要较多的继电器(时间继电器和中间继电器),这样接线复杂的同时容易出现故障,且维修较为困难。

3 磨矿分级智能控制研究

3.1 磨矿分级机建模

为了实现磨矿分级的智能化控制,数学建模的准确性就十分重要。针对不同的分级机采用不同的建模。螺旋分级机粒度分级数学模型通过质量守恒定律,将分级前后的第次结果满足(1)(2)等式;旋流器粒度分级数学模型国内外有很多,目前使用广泛的是采用阿提本分离粒度模型,可以以公式(3)(4)表示:

式中:、、分别为初始矿石总量、分级后流入浮选的矿石总量以及分级后进入沉砂的矿石总量;、、分别为初始第i 粒级矿石质量分数、分级后流入浮选的第i 粒级矿石质量分数以及分级后进入沉砂的第i 粒级矿石质量分数;为分级效率;、、分别为旋流器给矿石入口压力、矿石密度以及给水密度;、 分别为分离粒度和分级粒度;为旋流器直径;为给矿的固体体积溶度。

3.2 磨矿分级控制算法

有了准确的控制模型,再加上近年来分级过程检测(如,给矿量检测、矿浆浓度检测、矿浆粒子检测等)仪表的快速发展,给磨矿分级控制的发展提供了很好的前提条件。传统的磨矿控制策略存在以下问题:(1)闭环PID控制不能很好地适用于时间滞后较多的控制对象,但磨矿本身存在很大的时间滞后,期间参数随机性变化的情况较多,不能很好地应用于磨矿分级过程;(2)Simth预估控制模型能够在一定程度减小由于磨矿分级带来的时间滞后的影响,但补偿效果不明显,且对系统稳定性的控制能力不强;(3)解耦控制算法则只能处理对应的被控变量,在一定程度上存在局限性。

3.2.1 磨矿分级现代控制算法

现代控制算法是从20世纪中期发展起来的,主要有:(1)自适应控制。可以通过控制变量的输入输出参数,提取模型的一些信息,然后调整系统控制参数,使自身处于一个满意的工作状态,这样就算一些控制变量在变化,也能通过自适应算法自我调整逐渐适应;(2)预测控制。与传统的Simth预估控制不同,是建立在传统预测算法、滚动优化算法、反馈矫正算法基础上的滚动时域模型。如动态矩阵控制,能够实时地进行反馈自动调节,且具有很强的鲁棒性。

3.2.2 磨矿分级智能控制算法

随着人工智能的发展,智能控制算法在磨矿工艺里得到了较好的应用。目前用于磨矿分级的智能控制算法主要有模糊PID控制、专家控制、神经网络控制以及混沌控制。

(1)模糊PID控制[4]。在磨矿分级工艺中,常常采用两个二维的模糊控制器并联连接设计。这两个模糊控制器一个是用于给料控制,一个用于主电机电流控制。前者输入变量是粒度偏差、粒度偏差变化率,输出为控制量、、,其语言值为,对应的论域值为。隶属度函数采用三角形隶属度函数,规则为合成算法,输出量采用重心法解模糊运算,生成相应的给料模糊控制规则。另外一个主电机电流控制的输入参数是主电机工作电流偏差以及主电机工作电流偏差变化率,其输出控制量的论域和语言值与给料控制一样,对应的隶属度函数以及控制规则也相同。其结构可参考***2。

(2)专家控制[5]。主要依靠的是模拟熟练员工或者专家对磨矿工艺思维的一套智能推理算法。如***3所示,其中:Pa为粒度实际化验值;Pd为粒度期望设定值;Ip为工况条件集;Id为边界条件集。这样通过磨机的动态特点,结合知识库,采用人工智能自动寻优算法来修正磨矿分级环节的相关参数,使得控制更加具有适应性。

(3)神经网络控制[6]。目前有很多算法与神经网络结合,如模糊神经网络。建立一个N1层输入M1层输出的W1层神经网络来实现对磨矿分级磨机装载量的控制,另外,再建立一个N2层输入M2层输出的W2层神经网络磨矿浓度的控制,即将给矿量、补加水量、返砂量等作为输入,磨机功率的最优值作为输出然后就是对神经网络进行模拟训练,常采用RBFN训练方式,也有RLS和LMS等。最后得到合适的参数,用于磨矿分级控制。神经网络算法在近年来发展较快,特别是人工智能的发展,该方法能够很好地避免磨矿延时特性以及参数波动所引起的一些扰动,具有很好的鲁棒性。

4 结语

随着社会对选矿的需求不断升高,选矿自动化发展在近几年得到广泛关注。磨矿控制环节在选矿工艺中占有重要地位,在实际应用中容易受到干扰以及其他影响,且磨矿分级控制本身存在的非线性时变的特点,加大了对磨矿控制的难度。通过研究分析磨矿分级系统的原理,找出实际应用的问题,分析现有控制算法的特点,研究如何将先进的智能控制算法(模糊PID控制、专家控制、神经网络控制)引入到磨矿分级控制环节,能够有效地优化整个磨矿分级控制工艺,提高生产效率。

参考文献

[1] 赵大勇,岳恒,周平,等.基于智能优化控制的磨矿过程综合自动化系统[J].山东大学学报:工学版,2005,35(3):119-124.

[2] 胡博.磨V自动控制系统在广东大顶矿业的应用[J].南方金属,2012(4):27-30.

[3] 刘晓青,杨静,吴定允,等.磨矿过程的综合自动化技术[J].河南理工大学学报:自然科学版,2016,35(5):666-671.

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