本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種基于改進(jìn)型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)工作流程為：工控機(jī)通過(guò)Wi-Fi模塊組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)MMF模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電阻爐溫度裝置的工作狀態(tài)；MMF模塊根據(jù)改進(jìn)型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法調(diào)整控制輸出，使溫度變化在較小超調(diào)的前提下快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)由硬件系統(tǒng)和植入到MMF模塊的軟件兩部分構(gòu)成。其中所述的硬件系統(tǒng)由管理單元、無(wú)線傳輸單元和控制單元組成。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)采用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì)，布點(diǎn)簡(jiǎn)單，布網(wǎng)工期短，網(wǎng)絡(luò)被破壞后易恢復(fù)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于Wi?Fi的無(wú)線溫度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括工控機(jī)、無(wú)線傳輸單元及多個(gè)控制單元；無(wú)線傳輸單元包括管理站點(diǎn)(MST)、接收節(jié)點(diǎn)(AP)、控制站點(diǎn)(CST)、中繼接收節(jié)點(diǎn)(RAP)及中繼站點(diǎn)(RST)；每個(gè)控制單元連接一個(gè)控制站點(diǎn)(CST)，中繼接收節(jié)點(diǎn)(RAP)及中繼站點(diǎn)(RST)共同組成一組用于延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸距離的中繼器，所有控制站點(diǎn)(CST)與中繼器之間建立無(wú)線通信，中繼站點(diǎn)(RST)與管理站點(diǎn)(MST)之間通過(guò)接收節(jié)點(diǎn)(AP)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，管理站點(diǎn)(MST)與工控機(jī)相連；每個(gè)控制單元包括監(jiān)控服務(wù)器(MMF)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADI)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAI)、有源低通濾波器(LPF)和電阻爐溫度裝置；監(jiān)控服務(wù)器(MMF)一方面用于接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADI)的數(shù)據(jù)，另一方面依據(jù)基于改進(jìn)型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAI)控制電阻爐溫度裝置，監(jiān)控服務(wù)器(MMF)還與控制站點(diǎn)(CST)相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADI)則通過(guò)有源低通濾波器(LPF)連接電阻爐溫度裝置；電阻爐溫度裝置包括用于加熱的上電阻絲(1)及下電阻絲(2)，由上熱電偶(3)及下熱電偶(4)分別檢測(cè)上電阻絲區(qū)溫度及下電阻絲區(qū)溫度，上電阻絲(1)及下電阻絲(2)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAI)相連，上熱電偶(3)及下熱電偶(4)則與有源低通濾波器(LPF)相連；令u1、u2分別為上電阻絲(1)及下電阻絲(2)的輸入電壓，y1、y2分別為上熱電偶(3)及下熱電偶(4)檢測(cè)到的溫度值，則經(jīng)簡(jiǎn)化的某個(gè)時(shí)刻k的電阻爐溫度裝置的系統(tǒng)模型為：y1(k)=0.368y1(k-1)+0.1y1(k-2)+0.1u1(k-1)+0.632u1(k-2)+0.05u2(k-1)+0.2u2(k-2)y2(k)=0.368y2(k-1)+0.26y2(k-2)+0.1u2(k-1)+0.632u2(k-2)+0.03u2(k-1)+u1(k-2);]]>監(jiān)控服務(wù)器(MMF)所采用的改進(jìn)型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法包括BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元、傳統(tǒng)PID控制單元及被控對(duì)象單元，每個(gè)電阻爐溫度裝置為一個(gè)被控對(duì)象單元，在某個(gè)時(shí)刻k向改進(jìn)型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法輸入溫度控制量r(k)后，得到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元及傳統(tǒng)PID控制單元的輸入e(k)＝r(k)?y(k)，由BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元調(diào)節(jié)傳統(tǒng)PID控制器的比例系數(shù)KP、積分時(shí)間常數(shù)KI及微分時(shí)間常數(shù)KD，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自身學(xué)習(xí)、加權(quán)系數(shù)調(diào)整，從而使其穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)應(yīng)于某種最優(yōu)控制率下的PID控制器參數(shù)，獲得理想的自適應(yīng)性和快速性；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元的算法按照最速下降法修正網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)系數(shù)，取性能標(biāo)函數(shù)為按J對(duì)加權(quán)系數(shù)的負(fù)梯度方向搜索調(diào)整，采用增加動(dòng)量項(xiàng)的方法對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，有：式中α為動(dòng)量因子，η為學(xué)習(xí)速率，學(xué)習(xí)速率η越大，學(xué)習(xí)速度會(huì)越快，但過(guò)大時(shí)會(huì)引起振蕩效應(yīng)，而動(dòng)量因子α取得過(guò)大可能導(dǎo)致發(fā)散，過(guò)小則收斂速度太慢，在控制過(guò)程中根據(jù)能量函數(shù)的變化情況，不斷調(diào)節(jié)η和α的值以?xún)?yōu)化收斂速度，則傳統(tǒng)PID控制單元的輸出U(k)為：U(k)＝U(k?1)+Kp[e(k)?e(k?1)]+KIe(k)+KD[e(k)?2e(k?1)+e(k?2)]。...
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田波，周武能，孔超波，王菊平，蔡操，丁曹凱，柳鑫，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：東華大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31
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