[發明專利]一種熱量平衡反饋的模糊神經網絡PID的VOCs廢氣流量控制方法

在審

• 申請號: 202110642429.0
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113342069A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 李俊;陳龍健;薄翠梅
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 顏翠萍

本發明涉及了一種熱量平衡反饋的模糊神經網絡PID的VOCs廢氣流量控制方法。步驟如下：將VOCs廢氣流量設定值與實際輸出值之間的誤差及誤差變化率進行模糊量化送給神經網絡,最后神經網絡模塊的輸出層神經元輸出PID控制器的3個指標：比例、積分、微分系數Kp,Ki，Kd，調節VOCs廢氣的流量值。并通過熱量平衡計算得到所需的VOCs廢氣流量實時反饋到輸入中，繼續與實際輸出值比較傳到神經網絡中，實現精確控制。本文提出的熱量平衡反饋的模糊神經網絡PID的VOCs廢氣流量控制，能夠迅速地反映反應器內的的變化情況，根據熱量平衡計算得到所需的VOCs廢氣流量，即被控量與輸入量之間存在偏差時，通過神經網絡PID控制器能實時并快速反映到調節閥中執行。

技術領域

本發明涉及VOCs廢氣處理技術領域，具體為一種熱量平衡反饋的模糊神經網絡PID的VOCs廢氣流量控制方法。

背景技術

揮發性有機物(volatile organic compounds,VOCs)是眾多污染環境物質之一，生活中的有很多地方會產生VOCs，例如裝修材料、汽車尾氣等。同樣在化工生產過程中的尾氣排放、化石燃料的等都是VOCs主要來源。VOCs不僅危害著自然生態環境，對人體也存在著很強的危害性。因此對于VOCs進行高效、穩定、低能耗凈化處理已經成為了國際熱點研究課題之一

VOCs廢氣與氧氣在催化劑的作用下，在一定的溫度下發生催化氧化反應，有機廢氣燃燒最終產物為二氧化碳和水，同時伴隨大量熱量的釋放。在運行過程中，由于VOCs廢氣的濃度具有間歇性，因此相同流量下VOCs廢氣的濃度不一樣，當VOCs廢氣濃度較高時，反應劇烈，溫度升高，影響裝置的安全性與催化劑的活性。當VOCs廢氣濃度較低時，催化燃燒反應放出的熱量小于氣體帶走的熱量，反應溫度下降，VOCs廢氣的去除率減小，處理不達標；而采用傳統的控制流量的方式，只能簡單的控制氣流量，無法根據其濃度變化來控制流量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱量平衡反饋的模糊神經網絡PID的VOCs廢氣流量控制方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

按照本發明提供的技術方案，一種熱量平衡反饋的模糊神經網絡PID的VOCs廢氣流量控制方法，其特征在于：控制方法包括以下步驟：

A、VOCs廢氣與氧氣在催化劑的作用下，在一定的溫度下發生催化氧化反應，有機廢氣燃燒最終產物為二氧化碳和水，同時伴隨大量熱量的釋放。

B、將VOCs廢氣流量設定值與實際輸出值之間的誤差及誤差變化率進行模糊量化送給神經網絡，通過模糊神經網絡PID控制器調節VOCs廢氣的進氣量；

C、通過熱量平衡計算得到所需的VOCs廢氣流量實時反饋到輸入中，再次與實際輸出值比較傳到神經網絡中，繼續調節。

優選的，所述的步驟B中的控制方案具體流程如下：

將該模糊神經網絡分為5層，分別為輸入層，隸屬度函數層，模糊推理層，歸一化層，輸出層。

第1層是輸入層，其作用為將輸入向量的各分量分配到對應的節點上，并將進料比誤差和誤差變化率傳送到隸屬度函數生成層，其中X1＝e,X2＝ec；第1層的輸入輸出關系表示為：

第2層也是模糊神經網絡的第一個隱含層，也叫隸屬度函數層，語言變量值與該層的每個節點一一對應，隸屬度函數表示為：

第2層的輸入輸出表示為：

式中第i個輸入變量和第j個模糊集合的隸屬度函數中心以及寬度分別用c_ij和σ_ij表示，x_i代表第i個輸入變量；