دانلود پروژه:کنترل دمای کوره واکینگ بیم با استفاده از روش‌های عصبی فازی در کارخانه نورد فولاد

فهرست مطالب

چکیده:. 1

فصل اول:. 2

کنترل دمای کوره واکینگ بیم بر مبنای شبکه عصبی و منطق فازی  2

1-1 – مقدمه.. 3

1-1-2-  ساختار کوره واکینگ بیم.. 4

1-2- اهمیت و ضرورت کنترل دمای کوره واکینگ بیم.. 7

1-3- جنبه جديد بودن و نوآوري روش ارائه‌شده.. 7

1-4- شرح روش ارائه‌شده.. 7

1-5- اهداف مشخص روش ارائه‌شده.. 8

1-6- تاریخچه سیستم‌های فازی.. 8

1-6-1- تعریف سیستم‌های فازی.. 10

1-6-2- انواع سیستم‌های فازی.. 11

1-6-2-1- سیستم فازی خالص.. 11

1-6-2-2- سیستم فازی تاکاگی ـ سوگنو و کانگ.. 12

1-6-2-3- سیستم‌های فازی با فازی ‌ساز و غیر فازی ساز.. 12

1-6-3- مجموعه‌های فازی‌.. 13

1-6-4- كنترلر فازی.. 15

1-6-5- عملکردهای سیستم فازی.. 16

1-6-6- طبقه‌بندی فازی.. 17

1-6-7- کاربردهای سیستم‌های فازی.. 18

1-6- 8- زمینه‌های تحقیق عمده در تئوری فازی.. 20

1-7- شبكه عصبي زیستی.. 22

1-7-1- ساختار نورون.. 22

1-7-1- شبکه عصبی مصنوعي(ANN).. 22

1-7-2-  ساختار شبکه‌های عصبی.. 23

1-7-3-  خصوصیات شبکه‌های عصبی.. 24

1-7-4-  مدل ریاضی یک نورون.. 24

1-7-5-  توپولوژی شبکه.. 25

1-7-6-  مدل‌سازی شبکه‌ی عصبی.. 25

1-7-7-  فرآیند یادگیری شبکه.. 26

1-7-7-1- انواع آموزش شبکه.. 26

1-7-8-  ایده‌ی اصلی عملکرد شبکه‌های عصبی مصنوعی.. 26

1-7-9- کاربردهای شبکه‌های عصبی مصنوعی.. 28

1-7-10-  معایب ANN ها.. 28

1-7-11- انواع شبكه عصبي.. 28

1-7-11-1- شبکه عصبی پرسپترون.. 29

1-7-11-2- شبكه عصبي هاپفيلد.. 29

1-7-11-3- شبکه عصبي همينگ.. 30

1-7-11-4- شبکه عصبی خود سازمانده مدل کوهنن.. 30

1-7-11-5- شبکه عصبی تأخیر زمانی.. 31

1-7-11-6- شبكه انتشار رو به عقب.. 31

1-7-11-7- شبکه‌های عصبی بولنی.. 32

1-7-11-8- شبکه‌های عصبی بیولوژیکی.. 32

1-8-  انواع شبكه عصبي فازي و نوروفازي.. 33

فصل دوم:. 35

مروری بر ادبیات گذشته. 35

فصل سوم:. 40

طراحی کنترل‌کننده عصبی فازی دمای کوره واکینگ بیم. 40

3-1- مقدمه.. 41

3-2- کنترل گاز نواحی کاری کوره واکینگ بیم.. 42

3-3- پارامترهای کنترل شونده.. 43

3-4- پارامترهای ثابت.. 43

3-5- طریقه‌ی کنترل Flow هوای احتراق گرم و سرد (Hot Air وCold Air)   43

3-6- فرمول‌های دما و Flow.. 44

3-7- طراحی کنترل‌کننده عصبی فازی دمای کوره واکینگ بیم.. 45

فصل چهارم:. 48

شبیه‌سازی کنترل‌کننده عصبی فازی دمای ناحیه حرارتی 1 و نتایج به‌دست‌آمده  48

4-1- مقدمه.. 49

4-2- انتخاب و تنظیم بلوک عصبی.. 49

4-3- انتخاب و تنظیم بلوک فازی.. 56

4-4- بلوک تنظیمات شیر هوای احتراق گرم  (Hot Air).. 61

4-5- بلوک تنظیمات شیر هوای احتراق سرد (Cold Air).. 64

4-6- محاسبات دما و تنظیم Flow خروجی کنترل‌کننده عصبی فازی   65

4-7- مدل کنترلی عصبی فازی دمای پیشنهادی کوره واگینگ بیم   67

4-8- نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی ناحیه حرارتی 1.. 69

4-8-1- مثال 1.. 69

4-8-2- مثال 2.. 72

4-8-3- مثال 3.. 74

4-9- نمونه‌ای از پیاده‌سازی.. 76

فصل پنجم:. 79

نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌ها. 79

5-1- نتیجه‌گیری.. 80

5-1-1- مزایای مدل کنترلی پیشنهادی.. 80

5-1-2- معایب مدل کنترلی پیشنهادی.. 80

5-2- پیشنهاد‌ها.. 80

فهرست منابع. 82

چکیده انگلیسی. 84

فهرست جداول

 

جدول 1-1 متغیرهای کوره واکینگ بیم…………………………………………………………………………………………..6

جدول 1-2 مثالی برای مبنای قانون فازی……………………………………………………………………………………….18

جدول 4-1 دستورات فازی بلوک کنترل‌کننده منطق فازی…………………………………………………………………61

 

فهرست نمودارها / اشکال

شکل 1-1 نمایی از کوره واکینگ بیم……………………………………………………………………………………………….3

شکل 1-2 نواحی کنترلی کوره واکینگ بیم……………………………………………………………………………………..4

شکل 1-3 یک مشعل FFB……………………………………………………………………………………………………………..5

شکل 1-4 سیستم فازی خالص……………………………………………………………………………………………………..11

شکل 1-5 ساختار اصلی سیستم فازی TSK…………………………………………………………………………………..12

شکل 1-6 سیستم فازی با فازی ساز و غیر فازی ساز………………………………………………………………………13

شكل 1-7 نموداری از نگاشت پیوسته مقادیر x به مقادیر ………………………………………………………..14

شکل 1-8 نموداری از نگاشت متغیر دمای هوا………………………………………………………………………………..14

شکل 1-9 الگو حاكم بر یك كنترلر فازی……………………………………………………………………………………….15

شکل 1-10 نمودار كنترلر فازی دمای اتاق……………………………………………………………………………………..16

شکل 1-11 نمونه‌ای از مجموعه‌های فازی……………………………………………………………………………………..16

شکل 1-12 مثال AND فازی………………………………………………………………………………………………………..16

شکل 1-13 مثال OR فازی…………………………………………………………………………………………………………..17

شکل 1-14 مثال NEGATION فازی……………………………………………………………………………………………17

شکل 1-15 مثال متغیرهای زبانی…………………………………………………………………………………………………..18

شکل 1-16 سیستم فازی به‌عنوان کنترل‌کننده حلقه باز…………………………………………………………………….19

شکل 1-17 سیستم فازی به‌عنوان کنترل‌کننده حلقه بسته…………………………………………………………………..19

شکل 1-18 توابع مقایسه درجه حرارت…………………………………………………………………………………………20

شکل 1-19 طبقه‌بندی تئوری فازی………………………………………………………………………………………………..21

شکل 1-20 ساختار نورون……………………………………………………………………………………………………………22

شکل 1-21 ساختار شبکه‌ی عصبی………………………………………………………………………………………………..23

شکل 1-22 مدل ریاضی یک نورون………………………………………………………………………………………………25

شکل 1-23 تز اصلی هاپفيلد………………………………………………………………………………………………………..27

شكل 1-24 شبکه عصبی پرسپترون……………………………………………………………………………………………….29

شكل 1-25 شبکه عصبی هاپفيلد…………………………………………………………………………………………………..29

شكل 1-26 شبکه عصبی همينگ…………………………………………………………………………………………………..30

شكل 1-27 شبکه عصبی خود سازمانده مدل کوهنن………………………………………………………………………..31

شكل 1-28 شبکه عصبی تأخیر زمانی……………………………………………………………………………………………31

شكل 1-29 آموزش ویزارد برای طبقه‌بندی عدد 3…………………………………………………………………………..32

شکل 1-30 عصب مک کولوچ- پیت…………………………………………………………………………………………….32

شکل 3-1 نمای از ناحیه حرارتی 1……………………………………………………………………………………………… 41

شکل 3-2 نمونه‌ای از یک شیر دیافراگم…………………………………………………………………………………………42

شکل 3-3 طریقه‌ی تولید و کنترل هوای احتراق گرم و سرد (Hot Air و Cold Air)…………………………..44

شکل 3-4 فلوچارت عملکرد کنترل‌کننده دمای عصبی فازی پیشنهادی……………………………………………….47

شکل 4-1 کنترل‌کننده مدل مرجع………………………………………………………………………………………………….49

شکل 4-2 معماری کنترلی مدل عصبی مرجع………………………………………………………………………………….50

شکل 4-3 ساختار کنترل‌کننده شبکه عصبی و مدل Plant شبکه عصبی………………………………………………51

شکل 4-4 آموزش شبکه بلوک کنترل‌کننده مدل مرجع مربوط به دما ناحیه حرارتی 1…………………………..52

شکل 4-5 آموزش کنترل‌کننده بلوک کنترل‌کننده مدل مرجع مربوط به دما ناحیه حرارتی 1…………………..53

شکل 4-6 آموزش شبکه بلوک کنترل‌کننده مدل مرجع مربوط به تنظیم Flow ناحیه حرارتی 1……………..54

شکل 4-7 کنترل‌کننده بلوک کنترل‌کننده مدل مرجع مربوط به تنظیم Flow ناحیه حرارتی 1………………….55

شکل 4-8 کنترل‌کننده منطق فازی………………………………………………………………………………………………….56

شکل 4-9 چهارچوب بلوک کنترل‌کننده منطق فازی………………………………………………………………………..56

شکل 4-10 نمودار تابع عضویت دما……………………………………………………………………………………………..57

شکل 4-11 نمودار تابع عضویت تنظیم Flow…………………………………………………………………………………57

شکل 4-12 نمودار تابع عضویت تنظیم شیر هوای احتراق سرد (Cold Air) ناحیه حرارتی 1……………….58

شکل 4-13 نمودار تابع عضویت تنظیم شیر هوای احتراق گرم (Hot Air)…………………………………………59

شکل 4-14 دستورات فازی بلوک کنترل‌کننده منطق فازی………………………………………………………………..60

شکل 4-15 بلوک تنظیمات شیر هوای احتراق گرم (Hot Air)………………………………………………………….62

شکل 4-16 بلوک کنترل‌کننده شیر هوای احتراق گرم (Hot Air)………………………………………………………62

شکل 4-17 تنظیمات سوئیچ کنترلی………………………………………………………………………………………………63

شکل 4-18 بلوک Fcn محاسبه Flow هوای احتراق گرم (Hot Air)…………………………………………………64

شکل 4-19 بلوک تنظیمات شیر هوای احتراق سرد (Cold Air)……………………………………………………….65

شکل 4-20 محاسبات دما و تنظیم Flow خروجی کنترل‌کننده عصبی فازی………………………………………..65

شکل 4-21 Fcn محاسبه تنظیم Flow خروجی سیستم…………………………………………………………………….66

شکل 4-22 Fcn محاسبه تنظیم دمای خروجی سیستم……………………………………………………………………..66

شکل 4-23 مدل کنترلی عصبی فازی دمای پیشنهادی کوره واکینگ بیم……………………………………………..67

شکل 4-24 بلوک temp setpoint…………………………………………………………………………………………………67

شکل 4-25 تنظیمات بلوک SignalGenerator جمع شده با دمای ورودی………………………………………….68

شکل 4-26 بلوک flow setpoint………………………………………………………………………………………………….68

شکل 4-27 تنظیمات بلوک SignalGenerator جمع شده با تنظیم Flow ورودی……………………………….69

شکل 4-28 نمودار ورودی و خروجی دمای مثال 1…………………………………………………………………………70

شکل 4-29 نمودار خطای دمای مثال 1………………………………………………………………………………………….70

شکل 4-30 نمودار ورودی و خروجی تنظیم Flow مثال 1……………………………………………………………….71

شکل 4-31 نمودار خطای تنظیم Flow مثال 1………………………………………………………………………………..71

شکل 4-32 نمودار ورودی و خروجی دمای مثال 2…………………………………………………………………………72

شکل 4-33 نمودار خطای دمای مثال 2………………………………………………………………………………………….72

شکل 4-34 نمودار ورودی و خروجی تنظیم Flow مثال 2……………………………………………………………….73

شکل 4-35 نمودار خطای تنظیم Flow مثال 2………………………………………………………………………………..73

شکل 4-36 نمودار ورودی و خروجی دمای مثال 3…………………………………………………………………………74

شکل 4-37 نمودار خطای دمای مثال 3………………………………………………………………………………………….74

شکل 4-38 نمودار ورودی و خروجی تنظیم Flow مثال 3……………………………………………………………….75

شکل 4-39 نمودار خطای تنظیم Flow مثال 3………………………………………………………………………………..75

شکل 4- 40 کنترل عصبی فازی دمای نواحی کاری کوره واکینگ بیم مجتمع فولاد گیلان در نرم‌افزار Wincc توسط PLC S7 400………………………………………………………………………………………………………..67

شکل 4-41 کنترل فازی عصبی فازی دمای ناحیه متعادل‌کننده…………………………………………………………..77

شکل 4-42 کنترل شیر هوای احتراق گرم (Hot Air) توسط Servo Motor……………………………………….78

شکل 4-43 گراف دمای ناحیه متعادل‌کننده با نرم‌افزار IBA PDA……………………………………………………..78