單神經(jīng)元pid自適應控制器的設計

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1、單神經(jīng)元PID自適應控制器的設計　　摘要把傳統(tǒng)的PID控制和單神經(jīng)元的優(yōu)點有機地結合，產(chǎn)生單神經(jīng)元PID自適應控制器，可以改進傳統(tǒng)PID的控制效果。用單神經(jīng)元實現(xiàn)自適應PID控制器功能，對單神經(jīng)元結合的控制算法進行實驗仿真，證明單神經(jīng)元自適應PID控制器具有良好的魯棒性?！　￡P鍵詞單神經(jīng)元；自適應；魯棒性　　TP39A1674-6708（2012）80-0219-02　　0引言　　隨著科學技術的不斷進步和發(fā)展，傳統(tǒng)PID控制技術難以達到人們的精確要求。單神經(jīng)元PID自適應控制器能較好地解決這類問題而

2、得以廣泛地應用[1]。本文設計一種具有自適應、自學習功能的單神經(jīng)元PID控制器，由仿真結果研究了該控制中參數(shù)的影響性?！　D1為單神經(jīng)元自適應PID控制器的結構框圖，其中r（k）和輸出y（k）為轉(zhuǎn)換器的輸入，x1（k），x2（k），x3（k）為轉(zhuǎn)換器輸出神經(jīng)元學習控制所需要的狀態(tài)量?！　。?-1）　　為性能指標，k是比例系數(shù)，且k>0?？刂菩盘柺怯缮窠?jīng)元通過關聯(lián)搜索產(chǎn)生的?！　。?-2）　　式2-2中ily:宋體;line-height:normal;"/>　　調(diào)整加權系數(shù)可以讓單神經(jīng)元PID

3、控制器實現(xiàn)自適應、自學習，采用不同的學習規(guī)則可以形成相應的控制算法?！　?單神經(jīng)元自適應PID控制系統(tǒng)及MATLAB仿真　　2.1單神經(jīng)元自適應PID控制系統(tǒng)的原理　　利用單神經(jīng)元PID的控制，我們能夠?qū)崿F(xiàn)對多個變量的控制，圖2的控制系統(tǒng)由兩個單神經(jīng)元控制器組成[2]?！　紊窠?jīng)元自適應PID控制器要實現(xiàn)自適應，自組織功能的功能，我們可以通過對加權系數(shù)來調(diào)整而達到這一目的，例如有監(jiān)督的Hebb學習規(guī)則。下面的公式3-1，3-2為相應的算法：　　（3-1）　?。?-2）　　ηP、ηI、

4、ηD分別代表PID控制器的比例、積分、微分學習速率，k為比例系數(shù)，k>0。　　在公式3-1中，k值要在合適的范圍內(nèi)，過小或者過大都會產(chǎn)生不理想的狀態(tài)。k過小，會使系統(tǒng)的快速性變差；k過大，快速性好，但會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定?！　?.2單神經(jīng)元自適應PID控制仿真程序　　設有耦合二變量耦合被控對象：　?。?-3）　　設采樣時間T=1s，給定輸入為單位階躍輸入，即：　　響應曲線如圖3和圖4所示。　　2.3分析與結論　　單神經(jīng)元PID控制因為具備了自學習與自適應的特性，相對于傳統(tǒng)PID控制無法快速

5、反應的缺陷，更能適應現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展需求?！　〗Y果表明，該控制系統(tǒng)兼?zhèn)淞藗鹘y(tǒng)PID控制結構簡單、調(diào)整方便的優(yōu)點和單神經(jīng)元的自學習、自適應的優(yōu)點，避免了傳統(tǒng)PID控制的一些缺陷，能得到較為理想的控制效果?！　?結論　　從Simulink仿真結果可以看出，單神經(jīng)元自適應PID控制器不但具有神經(jīng)元的自學習、自適應的優(yōu)點，同時整個系統(tǒng)具有較好的魯棒性，比常規(guī)PID控制系統(tǒng)的性能更優(yōu)秀。由此可見，單神經(jīng)元自適應PID控制具有良好的應用前景。　　從以上的實驗我們可以看到k值的選擇是至關重要的，過小或者過大都會產(chǎn)生

6、不理想的狀態(tài)。過小，會使系統(tǒng)的快速性變差；過大，快速性好，但會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定?！　∫簿褪钦f，k值的選擇決定控制系統(tǒng)的跟蹤性能與收斂速度。由于時間與精力有限，沒有進行對k值在線調(diào)整的測試，通過改進算法便可實現(xiàn)在線調(diào)整。