專利名稱：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)pid控溫的熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱電偶自動(dòng)檢定技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控溫的熱 電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)，適用于工業(yè)中熱電偶的自動(dòng)檢定和爐溫智能控制。
背景技術(shù)：
按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，熱電偶在使用前和使用一段時(shí)間后都應(yīng)進(jìn)行檢定，而傳統(tǒng)的檢定 方法為人工設(shè)定檢定溫度點(diǎn)，控溫儀表實(shí)現(xiàn)控溫，需要人工設(shè)定調(diào)整PID參數(shù)，在采集數(shù)據(jù) 后，人工計(jì)算結(jié)果、填表和出檢定書，通過(guò)分析，傳統(tǒng)方式主要存在以下不足 (1)需要人工不斷設(shè)定檢定溫度點(diǎn)。這樣影響檢定的連續(xù)性。
(2)控溫儀表控溫時(shí)，需要人工設(shè)定調(diào)整PID參數(shù)，針對(duì)不同對(duì)象要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)確
定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，不能實(shí)現(xiàn)智能調(diào)整，控溫精度不高，同時(shí)采用控溫儀表，增加了成本。
(3)采集數(shù)據(jù)后，人工計(jì)算結(jié)果、填表和出檢定書，降低了檢定的可靠性，增加了勞
動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)因?yàn)閿?shù)據(jù)復(fù)雜，工作效率不高。 綜上所述，傳統(tǒng)檢定方法受諸多因素影B向，難以達(dá)到測(cè)試精度和可靠性的理想效 果。因此，只有通過(guò)科技手段，采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集器，運(yùn)用智能理論對(duì)熱電偶進(jìn)行自動(dòng)檢 定是解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵途徑。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控溫的熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)。 一是 對(duì)熱電偶檢定過(guò)程和證書格式進(jìn)行歸納，為軟件編程提供一個(gè)理論基礎(chǔ)；二是把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID算法應(yīng)用到溫度控制中，實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整。對(duì)國(guó)內(nèi)同樣的檢定系統(tǒng)具有借鑒意 義。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型(如圖1)包括萬(wàn)用數(shù)字表、低電勢(shì)掃描器 /控制器、冰點(diǎn)槽、熱電偶檢定爐、熱電偶、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)和熱電偶自動(dòng)檢定軟件，其中數(shù) 字萬(wàn)用表安裝在低電勢(shì)掃描器/控制器和計(jì)算機(jī)之間，數(shù)字萬(wàn)用表通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連 接，把熱電偶的熱電勢(shì)信號(hào)送入計(jì)算機(jī)；低電勢(shì)掃描器/控制器包括低電勢(shì)掃描器和控制 器，低電勢(shì)掃描器連接熱電偶，通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)把熱電偶與萬(wàn)用數(shù)字表連接在一起，控制器自 帶執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使用具有光電隔離功能的大功率固態(tài)繼電器控制熱電偶檢定爐；為了保證熱 電偶參考端恒定，把熱電偶參考端放入冰點(diǎn)槽；熱電偶包括被檢和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，把標(biāo)準(zhǔn)和被 檢熱電偶放入熱電偶檢定爐，設(shè)定不同的溫度點(diǎn)，對(duì)熱電偶進(jìn)行檢定；打印機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線連 接在計(jì)算機(jī)上；熱電偶自動(dòng)檢定軟件安裝在計(jì)算機(jī)上。 萬(wàn)用數(shù)字表通過(guò)低電勢(shì)掃描器自動(dòng)采集標(biāo)準(zhǔn)和被檢熱電偶的熱電勢(shì)信號(hào)，并且通 過(guò)數(shù)據(jù)線送入計(jì)算機(jī)中的熱電偶自動(dòng)檢定軟件，熱電偶自動(dòng)檢定軟件根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行 運(yùn)算處理后，自動(dòng)生成檢定報(bào)表和證書，并通過(guò)打印機(jī)輸出；同時(shí)根據(jù)溫度設(shè)定點(diǎn)，利用神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法通過(guò)控制器輸出控制信號(hào)控制熱電偶檢定爐的爐溫。
圖1為本實(shí)用新型組件和連接方式圖； 圖2為本實(shí)用新型中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
1.將》
被檢和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶捆扎成束，放入熱電偶檢定爐。熱電偶參考端通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)
線插入冰點(diǎn)槽。 2.連接熱電偶、低電勢(shì)掃描器/控制器和萬(wàn)用數(shù)字表，并通過(guò)串行數(shù)據(jù)線將低電 勢(shì)掃描器/控制器和萬(wàn)用數(shù)字表與計(jì)算機(jī)連接，為檢定系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)參數(shù)，同時(shí)使生 產(chǎn)操作人員能夠了解到實(shí)時(shí)變化的溫度、功率輸出比例等相關(guān)數(shù)據(jù)。 3.按照J(rèn)JG141-2000和JJG351-1998熱電偶檢定規(guī)程編制軟件，溫度控制采用神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法，自動(dòng)調(diào)整PID參數(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法(如圖2): (1)在工程應(yīng)用中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選3-5-3型，輸入選為o"、A;) = e(",
并選擇各層權(quán)系數(shù)的初值
i/2)(0)， "u(3)(0)為區(qū)
,=1 o，) = e("-1), 間[-0.5,0.5]上的隨機(jī)數(shù)，選定學(xué)習(xí)速率n為0.2和平滑因子a為0.2，同時(shí)設(shè)置k二 1 ; (2)采樣得到r (k)和y (k)，計(jì)算e (k) = r (k) -y (k); (3)對(duì)r(i)， y(i)， u(i-l)， e(i) (i = k， k_l，…，k-p)進(jìn)行歸一化處理，作為神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入； (4)計(jì)算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各層神經(jīng)元的輸入和輸出，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層的輸出即為PID 控制器的三個(gè)可調(diào)參數(shù)KP (k) ， K！ (k) ， KD (k); (5)根據(jù)式子(l)，計(jì)算PID控制器的控制輸出u(k)，參與閉環(huán)控制和計(jì)算；u (k) = u (k-l) +KP [e (k) _e (k_l) ] (k) +KD[e(k)-2e(k-l)+e(k-2)] (1) (6)根據(jù)性能指標(biāo)函數(shù)(2)來(lái)計(jì)算誤差，若誤差滿足要求，則結(jié)束，否則繼續(xù)；
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(7)由式子(3)，計(jì)算修正輸出層的權(quán)系數(shù) A<) (A: +1)=械(3) (" + aA《)<formula>formula see original document page 4</formula>
(8) 由式子(3-10)，計(jì)算修正隱含層的權(quán)系數(shù)o
<formula>formula see original document page 4</formula>(9) 置k二 k+l，返回到(2)。
權(quán)利要求一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控溫的熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括萬(wàn)用數(shù)字表、低電勢(shì)掃描器/控制器、冰點(diǎn)槽、熱電偶檢定爐、熱電偶、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)和熱電偶自動(dòng)檢定軟件，其中數(shù)字萬(wàn)用表安裝在低電勢(shì)掃描器/控制器和計(jì)算機(jī)之間，數(shù)字萬(wàn)用表通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接，把熱電偶的熱電勢(shì)信號(hào)送入計(jì)算機(jī)；低電勢(shì)掃描器/控制器包括低電勢(shì)掃描器和控制器，低電勢(shì)掃描器連接熱電偶，通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)把熱電偶與萬(wàn)用數(shù)字表連接在一起，控制器自帶執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使用具有光電隔離功能的大功率固態(tài)繼電器控制熱電偶檢定爐；為了保證熱電偶參考端恒定，把熱電偶參考端放入冰點(diǎn)槽；熱電偶包括被檢和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，把標(biāo)準(zhǔn)和被檢熱電偶放入熱電偶檢定爐，設(shè)定不同的溫度點(diǎn)，對(duì)熱電偶進(jìn)行檢定；打印機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接在計(jì)算機(jī)上；熱電偶自動(dòng)檢定軟件安裝在計(jì)算機(jī)上；萬(wàn)用數(shù)字表通過(guò)低電勢(shì)掃描器自動(dòng)采集標(biāo)準(zhǔn)和被檢熱電偶的熱電勢(shì)信號(hào)，并且通過(guò)數(shù)據(jù)線送入計(jì)算機(jī)中的熱電偶自動(dòng)檢定軟件，熱電偶自動(dòng)檢定軟件根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后，自動(dòng)生成檢定報(bào)表和證書，并通過(guò)打印機(jī)輸出；同時(shí)根據(jù)溫度設(shè)定點(diǎn)，通過(guò)控制器輸出控制信號(hào)控制熱電偶檢定爐的爐溫。
專利摘要本實(shí)用新型是一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控溫的熱電偶自動(dòng)檢定技術(shù)，屬于熱電偶自動(dòng)檢定技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括萬(wàn)用數(shù)字表、低電勢(shì)掃描器/控制器、冰點(diǎn)槽、熱電偶檢定爐、熱電偶、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)和熱電偶自動(dòng)檢定軟件；數(shù)字萬(wàn)用表、低電勢(shì)掃描器/控制器、熱電偶檢定爐和熱電偶等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的測(cè)量信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線送入自動(dòng)檢定系統(tǒng)；熱電偶自動(dòng)檢定軟件根據(jù)溫度設(shè)定點(diǎn)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法通過(guò)控制器輸出控制信號(hào)控制熱電偶檢定爐的爐溫；同時(shí)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后，自動(dòng)生成檢定報(bào)表和證書，并通過(guò)打印機(jī)輸出；本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)檢定爐爐溫的自動(dòng)控制和熱電偶的自動(dòng)檢定，達(dá)到了優(yōu)化熱電偶檢定過(guò)程、提高了檢定精度和效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等目的。
文檔編號(hào)G05B13/00GK201476905SQ200920151010
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月25日
發(fā)明者張西學(xué), 田娟, 郭紅玉, 陸強(qiáng) 申請(qǐng)人:陸強(qiáng)