神经网络和遗传算法在H型钢冷却控制系统中的应用研究

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目前众多H型钢生产线轧后冷却过程中冷却效果不理想,导致了H型钢严重的质量问题,如使用过程中翼缘和腹板间出现裂纹,这主要是温差过大导致残余应力过大造成的。因此,提高H型钢控冷效果对改善总体产品质量,确保国民生产建设使用到安全可靠的型钢产品,提高企业收益具有较大的现实意义。   鉴于以上情况,本文从自动化控制角度进行研究,利用现代过程控制理论和神经网络技术及遗传算法理论,设计了基于BP神经网络和遗传算法的智能PID控制器,使轧后在线冷却的控制得到优化,提高了冷却效果。   首先,深入研究了H型钢冷却控制系统的构成、控制功能实现及H型钢控冷工艺,对H型钢控冷有一个深入的认识。然后分析了目前应用于H型钢生产线的常规PID控冷控制器,找出其不足,在前期以现场检测的实际参数为依据开发的控冷模型的基础上,设计了基于BP神经网络的智能PID控制器,此控制器能根据系统动态特性自动在线调节PID参数,提高了系统响应速度和设定值跟踪特性。并且研究了遗传算法在H型钢冷却控制器中的应用,设计了基于遗传算法整定的PID控制器,仿真结果表明响应速度得到进一步提高,并且在加入干扰后能够迅速稳定,抗干扰能力强。最后在BP神经网络PID控制器设计的基础上,加入了遗传算法对神经网络初始权值的参数寻优,仿真结果表明调节时间较BP网络PID控制下的调节时间更短,而且改善了BP网络PID控制下的轻微超调问题。   实验证明,本文设计的智能PID控制器能够满足冷却控制要求,对于改善控冷效果,提高产品质量有重大意义。并且,对同类控制过程优化也有一定的意义。
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