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《基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償?shù)闹悄芤壕斯夂蚺囵B(yǎng)箱模糊控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償?shù)闹悄芤壕斯夂蚺囵B(yǎng)箱模糊控制摘要：智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱控制對(duì)象是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合和大滯后的系統(tǒng)，其控制非常困難，研究采用模糊控制對(duì)溫度和濕度分別進(jìn)行控制，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)學(xué)習(xí)和補(bǔ)償溫度和濕度之前的耦合作用。該方法無(wú)需對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，適應(yīng)性強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)研究表明該控制方法響應(yīng)速度快、超調(diào)小，控制精度高。關(guān)鍵詞：智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱；溫濕度控制；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；模糊控制；解耦1引言智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱是一種模擬自然環(huán)境中與植物生長(zhǎng)有關(guān)的溫度、濕度和光照等因素，創(chuàng)造局部人工氣候的實(shí)驗(yàn)設(shè)備
2、。它能為用戶提供一種理想的人工氣候?qū)嶒?yàn)環(huán)境，可用于植物的發(fā)芽、育苗，組織細(xì)胞、微生物的培養(yǎng)，木材、紡織、建材和電子產(chǎn)品的性能和老化實(shí)驗(yàn)，化學(xué)藥品的存放和實(shí)驗(yàn)等。還可用作昆蟲、小動(dòng)物的飼養(yǎng)，水體分析的BOD測(cè)定以及其他用途的人工氣候?qū)嶒?yàn)。因此智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、生物、醫(yī)療、食品、材料、化工等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)的研究和生產(chǎn)單位對(duì)智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱的需求量很大，但是由于智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱溫濕度控制難度大，實(shí)際控制精度不夠高，所以需要研究有效的控制策略和實(shí)驗(yàn)分析、設(shè)計(jì)，以此為基
3、礎(chǔ)，設(shè)計(jì)高精度的產(chǎn)品。智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱是一種非線性耦合滯后系統(tǒng)，其控制的核心問(wèn)題是箱體內(nèi)的溫度、濕度。然而，目前復(fù)雜非線性耦合及滯后系統(tǒng)完善有效控制策略的缺乏，導(dǎo)致這類系統(tǒng)的實(shí)時(shí)有效控制存在很大的困難，常規(guī)的控制方法通常很難達(dá)到要求。目前正在興起和發(fā)展的人工智能研究，為復(fù)雜非線性系統(tǒng)的控制開辟了一條新路。但是，目前對(duì)于智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱溫濕度的控制理論研究依然極為缺乏，雖然文章…提出了一種模糊控制的方法，但是沒有給出具體的說(shuō)明，因而難以為對(duì)廣大科研工作者起到很好的指導(dǎo)和借鑒作用。當(dāng)前智能液晶
4、人工氣候培養(yǎng)箱的溫濕度流行的控制方法還是PID控制，而且控制儀表通常都是采用獨(dú)立、通用的溫度控制儀表和濕度控制儀表，由于不同型號(hào)的氣候箱，其控制對(duì)象變化比較大，這些通用的控制方法適應(yīng)性比較差，而且溫度和濕度的單獨(dú)控制，沒有考慮到它們的強(qiáng)耦合作用，控制的精度一般都無(wú)法令人滿意。本文針對(duì)這個(gè)問(wèn)題。提出了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償解耦的方法來(lái)進(jìn)行控制，既能提高控制精度，又可提高控制算法的魯棒性和自適應(yīng)能力。2智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱溫濕度控制對(duì)象模型智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱的外觀如下圖1所示。其控制的核心問(wèn)題是箱體
5、內(nèi)的溫度、濕度。溫度和濕度對(duì)象可近似為兩階微分的大滯后環(huán)節(jié)，但是各個(gè)方程的比例系數(shù)和滯后參數(shù)是參差不齊的。而且溫度和濕度還不是獨(dú)立無(wú)關(guān)的被控量：溫度控制的執(zhí)行器為加熱器，加熱時(shí)溫度升高，箱體內(nèi)空氣相對(duì)濕度降低，同時(shí)加熱將引起箱體內(nèi)下部液態(tài)水蒸發(fā)，從而造成濕度增加；而制冷時(shí)，箱體內(nèi)控制相對(duì)濕度增加，同時(shí)水份的凝結(jié)又會(huì)造成濕度降低；同樣，增加濕度的控制時(shí)，新增加的高濕度的冷空氣會(huì)影響內(nèi)部的溫度降低，而因濕度過(guò)高進(jìn)行除濕時(shí)由于是通過(guò)制冷實(shí)現(xiàn)的，因此必然造成溫度的降低。所以，溫度和濕度的控制是相互耦合的。這樣
6、，溫濕度的控制實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)大滯后、強(qiáng)耦合系統(tǒng)的控制問(wèn)題。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)，可以得出智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱溫濕度對(duì)象的數(shù)學(xué)模型為(見圖2)：由于溫度和濕度的耦合現(xiàn)象，智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱溫度濕度模犁可以簡(jiǎn)單的轟示為(圖3)．由實(shí)際觀察以及前面的分析可知，溫度和濕度的控制是強(qiáng)耦合的。另一方面由于溫濕度的耦合特性很難建立精確的數(shù)學(xué)模型，造成了其控制的不確定性，同時(shí)不同規(guī)格的箱體溫度和濕度的耦合程度不一樣的，箱體容積不一樣，其模型參數(shù)也不一樣，所以其模型具有很大的不確定性，給其控制造成了更大的困難。
7、另外有時(shí)候氣候箱要求溫濕度多段循環(huán)控制，前后兩段溫濕度是不一樣的，而氣候箱溫濕度控制的數(shù)學(xué)模型又表明它們具有較大的延遲滯后特性，要達(dá)到上升速度快、過(guò)渡時(shí)間短、且超調(diào)小的目的，一般的控制方法很難奏效。3基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償?shù)哪：刂撇呗杂缮鲜龇治隹芍悄芤壕斯夂蚺囵B(yǎng)箱溫度和濕度的控制是相互耦合的。這樣，溫濕度的控制實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)大滯后、強(qiáng)耦合系統(tǒng)的控制問(wèn)題。這些特點(diǎn)決定了溫濕度控制要獲得較高精度有一定的難度。一般智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱采用單獨(dú)的溫控儀和濕度控制儀來(lái)實(shí)現(xiàn)溫濕度控制，而他們的控制方法也大部分
8、是PID控制方法，對(duì)于純滯后參數(shù)時(shí)變的系統(tǒng)控制效果也不理想，并且使用起來(lái)也不方便。對(duì)于這樣一種嚴(yán)重非線性系統(tǒng)，常規(guī)的方法難以奏效。解耦工作也很難完成。在這種情況下，如果采用智能控制方法，則因其不必過(guò)于對(duì)象的具體模型而能夠?qū)崿F(xiàn)良好的控制效果的優(yōu)點(diǎn)，可以順利解決智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱的控制難問(wèn)題。模糊控制器是不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的，免去了辨識(shí)系統(tǒng)的麻煩，具有很好的魯棒性和自適應(yīng)性，很適合模型不確定、參數(shù)變化等控制場(chǎng)合，正好可以適應(yīng)智能液晶人工氣候培養(yǎng)箱溫度
