CN201476905U - 神经网络pid控温的热电偶自动检定*** - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种神经网络PID控温的热电偶自动检定技术，属于热电偶自动检定技术领域。该***包括万用数字表、低电势扫描器/控制器、冰点槽、热电偶检定炉、热电偶、打印机、计算机和热电偶自动检定软件；数字万用表、低电势扫描器/控制器、热电偶检定炉和热电偶等现场设备的测量信号通过数据线送入自动检定***；热电偶自动检定软件根据温度设定点，利用神经网络PID算法通过控制器输出控制信号控制热电偶检定炉的炉温；同时根据采集的数据进行运算处理后，自动生成检定报表和证书，并通过打印机输出；本实用新型实现了对检定炉炉温的自动控制和热电偶的自动检定，达到了优化热电偶检定过程、提高了检定精度和效率、降低劳动强度等目的。

Description

神经网络PID控温的热电偶自动检定***

技术领域

本实用新型属于热电偶自动检定技术领域，特别涉及一种神经网络PID控温的热电偶自动检定***，适用于工业中热电偶的自动检定和炉温智能控制。

背景技术

按照国家标准，热电偶在使用前和使用一段时间后都应进行检定，而传统的检定方法为人工设定检定温度点，控温仪表实现控温，需要人工设定调整PID参数，在采集数据后，人工计算结果、填表和出检定书，通过分析，传统方式主要存在以下不足：

(1)需要人工不断设定检定温度点。这样影响检定的连续性。

(2)控温仪表控温时，需要人工设定调整PID参数，针对不同对象要进行实验来确定经验参数，不能实现智能调整，控温精度不高，同时采用控温仪表，增加了成本。

(3)采集数据后，人工计算结果、填表和出检定书，降低了检定的可靠性，增加了劳动强度，同时因为数据复杂，工作效率不高。

综上所述，传统检定方法受诸多因素影响，难以达到测试精度和可靠性的理想效果。因此，只有通过科技手段，采用先进的数据采集器，运用智能理论对热电偶进行自动检定是解决上述问题的关键途径。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种神经网络PID控温的热电偶自动检定***。一是对热电偶检定过程和证书格式进行归纳，为软件编程提供一个理论基础；二是把神经网络PID算法应用到温度控制中，实现PID参数的自动调整。对国内同样的检定***具有借鉴意义。

本实用新型的技术方案是：本实用新型(如图1)包括万用数字表、低电势扫描器/控制器、冰点槽、热电偶检定炉、热电偶、打印机、计算机和热电偶自动检定软件，其中数字万用表安装在低电势扫描器/控制器和计算机之间，数字万用表通过数据线与计算机连接，把热电偶的热电势信号送入计算机；低电势扫描器/控制器包括低电势扫描器和控制器，低电势扫描器连接热电偶，通过转换开关把热电偶与万用数字表连接在一起，控制器自带执行机构，使用具有光电隔离功能的大功率固态继电器控制热电偶检定炉；为了保证热电偶参考端恒定，把热电偶参考端放入冰点槽；热电偶包括被检和标准热电偶，把标准和被检热电偶放入热电偶检定炉，设定不同的温度点，对热电偶进行检定；打印机通过数据线连接在计算机上；热电偶自动检定软件安装在计算机上。

万用数字表通过低电势扫描器自动采集标准和被检热电偶的热电势信号，并且通过数据线送入计算机中的热电偶自动检定软件，热电偶自动检定软件根据采集的数据进行运算处理后，自动生成检定报表和证书，并通过打印机输出；同时根据温度设定点，利用神经网络PID算法通过控制器输出控制信号控制热电偶检定炉的炉温。

附图说明

图1为本实用新型组件和连接方式图；

图2为本实用新型中神经网络PID控制结构图。

具体实施方式

1.将被检和标准热电偶捆扎成束，放入热电偶检定炉。热电偶参考端通过补偿导线***冰点槽。

2.连接热电偶、低电势扫描器/控制器和万用数字表，并通过串行数据线将低电势扫描器/控制器和万用数字表与计算机连接，为检定***提供实时数据参数，同时使生产操作人员能够了解到实时变化的温度、功率输出比例等相关数据。

3.按照JJG141-2000和JJG351-1998热电偶检定规程编制软件，温度控制采用神经网络PID算法，自动调整PID参数。

神经网络PID算法(如图2)：

(1)在工程应用中，BP神经网络结构选3-5-3型，输入选为

并选择各层权系数的初值ω_ij ⁽²⁾(0)，ω_li ⁽³⁾(0)为区间[-0.5，0.5]上的随机数，选定学***滑因子α为0.2，同时设置k＝1；

(2)采样得到r(k)和y(k)，计算e(k)＝r(k)-y(k)；

(3)对r(i)，y(i)，u(i-1)，e(i)(i＝k，k-1，…，k-p)进行归一化处理，作为神经网络的输入；

(4)计算神经网络的各层神经元的输入和输出，神经网络输出层的输出即为PID控制器的三个可调参数K_P(k)，K_I(k)，K_D(k)；

(5)根据式子(1)，计算PID控制器的控制输出u(k)，参与闭环控制和计算；

u(k)＝u(k-1)+K_p[e(k)-e(k-1)]+K_Ie(k)+

K_D[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]                 (1)

(6)根据性能指标函数(2)来计算误差，若误差满足要求，则结束，否则继续；

$J=\frac{1}{2}{[y_r(k+1)-y(k+1)]}^2---\left(2\right)$

(7)由式子(3)，计算修正输出层的权系数ω_li ⁽³⁾(k)；

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{li}}^{\left(3\right)}(k+1)=\mathrm{\η}{\mathrm{\δ}}_l^{\left(3\right)}\left(k\right)+\mathrm{\α\Δ}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{li}}^{\left(3\right)}\left(k\right)\\ {\mathrm{\δ}}_l^{\left(3\right)}=e(k+1)\mathrm{sgn}\left(\frac{\∂y(k+1)}{\∂u\left(k\right)}\right)\×\frac{\∂u\left(k\right)}{\∂o_l^{\left(3\right)}\left(k\right)}{g}^{\′}\left[{\mathrm{net}}_l^{\left(3\right)}\left(k\right)\right](l=\mathrm{0,1,2})\end{array}\right\}---\left(3\right)$

(8)由式子(3-10)，计算修正隐含层的权系数ω_li ⁽²⁾(k)；

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ij}}^{\left(2\right)}(k+1)=\mathrm{\η}{\mathrm{\δ}}_i^{\left(2\right)}{o}_j^{\left(1\right)}\left(k\right)+\mathrm{\α\Δ}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ij}}^{\left(2\right)}\left(k\right)\\ {\mathrm{\δ}}_i^{\left(2\right)}=f^{\′}\left[{\mathrm{net}}_i^{\left(2\right)}\left(k\right)\right]\underset{l=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\δ}}_l^{\left(3\right)}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{li}}^{\left(3\right)}\left(k\right)(i=\mathrm{0,1},...,Q-1)\end{array}\right\}---\left(4\right)$

(9)置k＝k+1，返回到(2)。

Claims (1)

1.一种神经网络PID控温的热电偶自动检定***，其特征在于：该***包括万用数字表、低电势扫描器/控制器、冰点槽、热电偶检定炉、热电偶、打印机、计算机和热电偶自动检定软件，其中数字万用表安装在低电势扫描器/控制器和计算机之间，数字万用表通过数据线与计算机连接，把热电偶的热电势信号送入计算机；低电势扫描器/控制器包括低电势扫描器和控制器，低电势扫描器连接热电偶，通过转换开关把热电偶与万用数字表连接在一起，控制器自带执行机构，使用具有光电隔离功能的大功率固态继电器控制热电偶检定炉；为了保证热电偶参考端恒定，把热电偶参考端放入冰点槽；热电偶包括被检和标准热电偶，把标准和被检热电偶放入热电偶检定炉，设定不同的温度点，对热电偶进行检定；打印机通过数据线连接在计算机上；热电偶自动检定软件安装在计算机上；万用数字表通过低电势扫描器自动采集标准和被检热电偶的热电势信号，并且通过数据线送入计算机中的热电偶自动检定软件，热电偶自动检定软件根据采集的数据进行运算处理后，自动生成检定报表和证书，并通过打印机输出；同时根据温度设定点，通过控制器输出控制信号控制热电偶检定炉的炉温。

Images