[發明專利]一種應用于錐型雙螺桿擠出機的神經網絡自適應控制算法

在審

• 申請號: 201210454953.6
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN103105777A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 王國林;吳明清
• 申請（專利權）人: 山東交通職業學院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及工業控制領域中擠出機械溫度控制過程中應用功能研究，提供針對錐型雙螺桿擠出機械載荷變化的神經網絡自適應控制算法。在借鑒傳統錐型雙螺桿擠出機械溫度控制方法，針對錐型雙螺桿擠出機負荷變化引起的溫度波動，引進神經網絡自適應控制的算法和實現方式，將傳統PID控制和神經網絡控制結合在一起，用于溫度控制系統中，根據系統的運行狀態，調節PID控制器的參數，以期達到性能指標的最優化。輸出層神經元的輸出狀態對應于PID控制器的三個可調參數比例參數K_P，積分參數K_I，微分參數K_D，通過神經網絡的自身學習、加權系數調整，從而使其穩定狀態對應于某種最優控制律下的PID控制器參數。使整個錐型雙螺桿擠出機械溫度控制達到工作溫度的要求，從而減少錐型雙螺桿擠出機械載荷變化引起的廢品率，提高錐型雙螺桿擠出機械的工作效率和產品質量。

背景技術

擠出機按其螺桿數量可以分為單螺桿、雙螺桿和多螺桿擠出機。近些年來國外雙螺桿擠出機已經有很大的發展，各種形式的雙螺桿擠出機已系列化和商品化，生產的廠商也較多，兩根軸線相對位置，有平行和錐型之分；錐型雙螺桿擠出機如圖1所示，由于喂料特性好，適用于粉料加工，且比單螺桿擠出機有更好的混煉、排氣、反應和自潔功能，特點是加工熱穩定性差的塑料和共混料時更顯示出其優越性。錐型雙螺桿擠出機螺桿運動示意如圖2所示，由于具有由摩擦產生的熱量較少、物料所受到的剪切比較均勻、螺桿的輸送能力較大、擠出量比較穩定、物料在機筒內停留長，混合均勻。錐形雙螺桿擠出機具有強制擠出、高質量、適應性廣、壽命長、剪切速率小、混煉塑化性能好、粉料直接成型等特點。

在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。PID調節器是一種線性調節器，它將給定值r(t)與實際輸出值c(t)的偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)通過線性組合構成控制量，對控制對象進行控制，PID控制系統原理框圖如圖3所示。從錐形雙螺桿擠出機發展來看，盡管近年來錐形雙螺桿擠出機已較為完善，但隨著高分子材料和塑料制品不斷的發展，錐形雙螺桿擠出機向著高速、高效、專用化方向發展。傳統PID溫度控制在錐型雙螺桿擠出機械載荷變化的情況下的會造成溫度波動引起的廢品率升高，降低錐型雙螺桿擠出機械的工作效率和產品質量。

神經網絡是一種信息處理系統，神經網絡具有分布式存儲、并行處理、高容錯能力以及良好的自學習、自適應、聯想等特點。神經網絡各層直接的連接權值具有一定的可調性，網絡可以通過訓練和學習來確定網絡的權值，呈現出很強的對環境的自適應和對外界事物的自學習能力。引進神經網絡自適應控制的算法和實現方式，將傳統PID控制和神經網絡控制結合在一起，用于錐型雙螺桿擠出機械溫度控制系統.

發明內容

本發明的目的解決針對錐型雙螺桿擠出機械載荷變化的溫度波動，提供一種應用于錐型雙螺桿擠出機的神經網絡自適應控制算法，在借鑒傳統錐型雙螺桿擠出機械溫度控制方法，針對錐型雙螺桿擠出機負荷變化引起的溫度波動，引進神經網絡自適應控制的算法和實現方式，將傳統PID控制和神經網絡控制結合在一起，用于溫度控制系統中，根據系統的運行狀態，調節PID控制器的參數，以期達到性能指標的最優化。PID調節器是一種線性調節器，它將給定值r(t)與實際輸出值c(t)的偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)通過線性組合構成控制量，對控制對象進行控制

PID調節器的微分方程