基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自校正pid控制研究(存儲(chǔ)版)
【正文】 自校正控制 能夠使傳統(tǒng) PID 控制的參數(shù)逼近最優(yōu)達(dá)到很好的控制效果 . 關(guān)鍵詞 : BP 算法 ,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ,PID 控制 1 引言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,人們需要加以控制的過程和系統(tǒng)越來越復(fù)雜 ,許多系統(tǒng)具有大型 ,復(fù)雜和強(qiáng)烈非線 性的特點(diǎn) .對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行有效準(zhǔn)確的控制就非常的困難 .傳統(tǒng)的 PID 控制是通過對(duì)偏差的比例 (P),積分 (I),微分 (D)的線性組合構(gòu)成控制向量對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制 .它算法結(jié)構(gòu)簡單 ,但是 ,當(dāng)被控對(duì)象具有非線性 ,時(shí)變不確定性和難以建立精確的數(shù)學(xué)模型時(shí) ,PID 控制器參數(shù)整定不良 ,性能欠佳 ,不能達(dá)到理想的控制效果 .隨著人們對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究 ,基于 BP 算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以其自學(xué)習(xí) ,自適應(yīng)及逼近任意函數(shù)的能力在控制領(lǐng)域得到應(yīng)用 ,將 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的 PID 控制相結(jié)合構(gòu)成的比例 ,積分 ,微分神經(jīng)元控制器 ,不僅克服了 PID 控制的缺陷 ,而 且具有快速的學(xué)習(xí)能力 ,快速的適應(yīng)性 ,良好的性能和魯棒性 .因此 ,可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)性能的學(xué)習(xí)來達(dá)到最佳的比例 ,積分 ,微分組合 ,實(shí)現(xiàn)最佳的 PID 控制效果 . 2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 BP 算法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是控制領(lǐng)域中應(yīng)用最多的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ,它是多層神經(jīng)元彼此以前饋方式連接組成的網(wǎng)絡(luò) ,網(wǎng)絡(luò)中沒有信號(hào)反饋 ,只有相鄰層神經(jīng)元 ,每個(gè)神經(jīng)元首先完成輸入信號(hào)與連接權(quán)值的內(nèi)積計(jì)算 ,然后通過一個(gè)非線性函數(shù)作用產(chǎn)生輸出 .BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常由輸入層 ,輸出層和若干隱層構(gòu)成 每層由若干個(gè)結(jié)點(diǎn)組成 , 每一個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)神 經(jīng)元 ,上層結(jié)點(diǎn)與下層結(jié)點(diǎn)之間通過權(quán) 值 聯(lián)接 , 同一層結(jié)點(diǎn)之間沒有聯(lián)系。 神經(jīng)元的輸出變換函數(shù)通常選典型的非線性 S 型函數(shù)和雙曲函數(shù) : xexfy ???? 1 1)( xxeexfy?????? 11)( 下面探討多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 BP 算法原理 : 給定 P 組輸入輸出樣本對(duì) : Tpnppp xxxx ],[ 00 20 10 0?? Ppdddd Qpnppp ?? ,2,1],[ 21 ?? 利用樣本對(duì)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ,設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)函數(shù)為 : ? ? ?? ? ????PpniPp pQpipiQ ExdE1 1 12][21 (3) 其中 ?? ??QniQpipip xdE12][21 (4) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) BP算法的關(guān)鍵是得到評(píng)價(jià)函數(shù) E的最優(yōu)值 ,采用一階梯度法調(diào)整權(quán)系數(shù)使評(píng)價(jià)函數(shù)為最小 ,即計(jì)算評(píng)價(jià)函數(shù)的 E 對(duì)尋優(yōu)參數(shù) W 的一階倒數(shù) . 由公式 (3)得 ?? ????? Pp k jipk ji wEwE 1 , 所以一階梯度法尋優(yōu)的關(guān) 鍵是計(jì)算 kjipwE,?? )1,1,( ??? k ? k jikpikpipk jip wssEwE, ???????? (5) 又1 1, 10,kpjn kkk ijpi kipjkki j i jwxsxww? ?????????? (6) 設(shè) kpikpipsE ????? (7) ? 1,?????? kpjkpikjip xwE ? (8) 1, ??? kpjkpik ji xw ?? ， ? 為神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)的學(xué)習(xí)率 (9) ? )(39。傳統(tǒng)的 PID 控制器的數(shù)字增量形式可以描述為： (24) 其中， 為已知的期望輸出或參考模型的輸出 .e(k)= ( ) ( )cpy k y k? . pk 為比例系數(shù)； ik 為積分系數(shù)； dk 為微分系數(shù)。 ( ) ( )(1 ( ))f x f x f x?? 則 ( ) ( ) ( 1 ( ) ) ( ) ( 1 )Q Q k k Q k kp j p j p j p j p j p j p j p j p jd x f s f
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1