神经网络PID控制算法的matlab仿真及其在环境控制中的应用开题报告

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1. 研究目的与意义

PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制室最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于过程控制和运动控制中，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。但是常规的PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性很差。而神经网络具有很强的非线性映射能力、自学习能力、联想记忆能力、并行信息处理方式及优良的容错性能。本设计提出了一种单神经网络的PID控制器，使得人工神经网络与传统PID控制相结合互相补充，共同提高控制质量，并利用Matlab软件进行仿真

2. 国内外研究现状分析

不管是神经网络还是pid控制技术，都是有国外的技术传入中国。国外在这方面科技要先进与中国。但是不管这样，神经网络仍然出于理论型研究范围，这方面都是比较理论。神经网络发展的第一次热潮是从1943年到1969年。第二次热潮是1982年，在美国国家科学院的刊物上发表了著名的Hopfield模型理论，这是一个非线性动力系统的理论模型，它引起了各国学者的关注，并力图将这一数学模型进行电子学或者光学的硬件实现，这就形成了人工神经网络的研究队伍。迄今为止的神经网络研究大体可分为三大方向。1,）探究人脑神经系统的生物结构和机制，这实际上是神经网络理论的初衷。2）用微电子学或者光学器件形成特殊功能网络，这主要是新一代计算机制造领域所关注的问题。3）将神经网络理论作为一种解决某些问题的手段和方法，这些问题在利用传统方法时或者无法解决，或者在具体处理计划上尚存困难。

目前国内PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator），其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC），还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器（PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器（PLC）可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现 PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

一、首先建立一个二阶温度控制系统的数学模型；

二、再设计一个pid控制器，并要在matlab中进行仿真，得出仿真的结果；

4. 研究创新点

运用自动控制原理、数字电路、matlab仿真、数学建模方面的知识，在有C语言或M语言编程的能力的基础上，结合实践创新能力。认真出色的，有亮点的完成本课题的研究。