基于混沌RBF的PID控制在窯爐中的應(yīng)用

介紹了MSP430 單片機(jī)控制的陶瓷窯爐系統(tǒng)，對(duì)數(shù)學(xué)模型與算法進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了軟硬件。
系統(tǒng)改進(jìn)了PID 控制，加入了混沌RBF 算法，大大提高了溫度控制的精確性。系統(tǒng)由兩大部分組成，下位機(jī)負(fù)責(zé)測(cè)量數(shù)據(jù)，上位機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示等。與此同時(shí)使用串口通信RS-485實(shí)現(xiàn)了主從站控制。
在工業(yè)生產(chǎn)中，冶金、鋼鐵、機(jī)械等領(lǐng)域都需要用到窯爐加熱設(shè)備，溫度成了工業(yè)控制對(duì)象中一種非常重要的指標(biāo)和參數(shù)。在不斷的對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量的同時(shí)還需要對(duì)溫度進(jìn)行控制。溫度的測(cè)量和控制存在著嚴(yán)重的滯后性，調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量、本身的誤差都要控制在一定的范圍內(nèi)[1]。
數(shù)字PID 控制在生產(chǎn)過(guò)程中是一種最普遍的控制方法，要想獲得較好的控制效果就必須調(diào)整好比例、微分、積分三種控制作用[2]。雖然比例控制能夠迅速的反映系統(tǒng)的溫度誤差，但也很容易引起超調(diào)，而且PID 不易進(jìn)行在線調(diào)整。本文使用了改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)混沌RBF 算法，取代了一般PID 控制，通過(guò)訓(xùn)練自動(dòng)調(diào)整PID 參數(shù)，不僅具有一般BP 算法的自適應(yīng)優(yōu)點(diǎn)，而且還有效的解決了標(biāo)準(zhǔn)BP 算法隨訓(xùn)練次數(shù)的增多而引起的學(xué)習(xí)效率低、收斂速度慢、易形成局部極小而得不到全局最優(yōu)等缺點(diǎn)，在控制方面有明顯的改善。
單片機(jī)具有體積小，速度快，價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)，可以方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測(cè)試等。本文采用TI 公司出品的一款強(qiáng)大的16 位單片機(jī)MSP430，其顯著特點(diǎn)是具有極低的功耗[3]。
本系統(tǒng)將經(jīng)過(guò)CHAOS-RBF 算法訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)下載到單片機(jī)，大大加快了運(yùn)行速度，提高了系統(tǒng)的效率。