【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)化成精確控制量加到被控對象上。、Kc、Ku參數(shù)的作用Ke越大，對偏差作用增強(qiáng)。系統(tǒng)上升快，增大超調(diào)量，過度時間長。Kc越大，對系統(tǒng)偏差變化控制作用增強(qiáng)。減小超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差和誤差變化率。過度時間變長。Ku越大，控制器作用增強(qiáng)，系統(tǒng)響應(yīng)快，易超調(diào)，可能導(dǎo)致振蕩。建立在規(guī)范論域[6 6]上E,EC,。,EC,U的隸屬函數(shù)添加模糊控制規(guī)則如下：：其中Ke和Kc的限幅為[6,6],Ku的限幅為[0,50],給定轉(zhuǎn)速是1000r/min。根據(jù)資料及調(diào)試，我們選用參數(shù)Ke= ，Kc=1 ，Ku=2。：：，系統(tǒng)響應(yīng)很快，幾乎只花了5S就達(dá)到我們給定的1000轉(zhuǎn)的速度并且超調(diào)量較小，但是波動太大，穩(wěn)態(tài)精度不高。我們不能在實(shí)際過程中應(yīng)用這組參數(shù)，必須進(jìn)行再調(diào)試。單神經(jīng)元作為構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)路偶的基本單位，具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，而且結(jié)構(gòu)簡單易于計算。傳統(tǒng)的PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、參數(shù)整定與工程指標(biāo)聯(lián)系密切的特點(diǎn)。把這兩者結(jié)合在一起，PID的參數(shù)通過神經(jīng)元反復(fù)學(xué)習(xí)獲得，可以在一定程度上解決傳統(tǒng)PID控制器不易在線實(shí)時整定參數(shù)，難于對一些復(fù)雜過程和參數(shù)時變系統(tǒng)進(jìn)行有效控制的不足。神經(jīng)元權(quán)值的更新規(guī)則采用有監(jiān)督的Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則：其中分別表示比例、積分、微分的學(xué)習(xí)速率。K表示神經(jīng)元比例系數(shù)，K越大，則控制快速性越好，但過大會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，當(dāng)被控對象時延增大時，K值必須減小，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器不能直接應(yīng)用傳遞函數(shù)加以描述，簡單的Simulink無法對其進(jìn)行仿真，需要引用S函數(shù)（見附錄一）對其進(jìn)行仿真研究。S函數(shù)的格式為：function [sys,x0,str,ts]=sfuntmpl(t,x,u,flag)Flag是一個標(biāo)志量，當(dāng)Flag=0時，代表初始化函數(shù)；當(dāng)Flag=1時，表示返回連續(xù)狀態(tài)變量；當(dāng)Flag=2時，表示返回更新sys值；當(dāng)Flag=3時，表示返回輸出值；當(dāng)Flag=4時，設(shè)定下一次采樣時間；當(dāng)Flag=9時，表示清空sys值。當(dāng)Flag=0時，sys各變量值代表意義如下：sys[1]是連續(xù)狀態(tài)變量個數(shù)，sys[2]表示離散變量的個數(shù)，sys[3]輸出變量個數(shù)，sys[4]輸入變量個數(shù)，sys[6]是前向通道的個數(shù)，默認(rèn)為1，sys[7]表示采樣時間，默認(rèn)為1。權(quán)值的選擇：權(quán)值初值可以任選，本設(shè)計選為[ ]K值的選擇：K值對系統(tǒng)仿真效果的影響較大，一般K值偏大，將引起系統(tǒng)響應(yīng)超調(diào)多大，而K值偏小，則使過度過程加長。因此，需要先確定K值，再根據(jù)仿真效果進(jìn)行調(diào)整。學(xué)習(xí)速率的選擇：由于采用了規(guī)范化學(xué)習(xí)算法，學(xué)習(xí)速率可取得較大。選取K使過程超調(diào)不太大，若此時過程從超調(diào)趨向平穩(wěn)的時間太長，可增加；若超調(diào)迅速下降而低于給定值，此后又緩慢上升到穩(wěn)態(tài)的時間太長，則可減少，增強(qiáng)積分項的作用。當(dāng)給定值為1000轉(zhuǎn)時，.，系統(tǒng)響應(yīng)很快，4s基本達(dá)到給定轉(zhuǎn)速。超調(diào)量較小，波動小，穩(wěn)態(tài)精度很高。因此從仿真結(jié)果看來，單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制具有很好的控制效果。PID模糊控制單神經(jīng)元自適應(yīng)PID超調(diào)量40%10%3%上升時間2s6s4s調(diào)節(jié)時間4s6s5s穩(wěn)態(tài)誤差0r/min40r/min0r/min由仿真結(jié)果可以看出，PID和單神經(jīng)元自適應(yīng)PID都有很好的穩(wěn)態(tài)性能，但單純的PID在超調(diào)量控制方面要差一些。而模糊控制的穩(wěn)態(tài)誤差很差，因此我們在實(shí)際運(yùn)行中加入了PID環(huán)節(jié)，用以減少穩(wěn)態(tài)誤差。4程序設(shè)計打開“RSlinx Classic Gateway”，點(diǎn)擊“Configer Drivers”，在“AvailableDriverTypes”中選擇“Ethernet/IP Driver”，點(diǎn)擊“Add New”命名通信驅(qū)動，應(yīng)用設(shè)定IP 地址，點(diǎn)擊“確定”。點(diǎn)擊“RSWho”，可見整個局域網(wǎng)上所有的連接單元的設(shè)備信息。打開RSLogix5000，點(diǎn)擊“File” “New”，新建工程。選擇正確的控制器類型，輸入控制器名稱，選擇合適的存儲路徑，點(diǎn)擊“OK”。在新建工程的右鍵點(diǎn)擊“I/O Configuration”，添加正確的通信模塊，模塊信息通過“RSlinxClassic”中“RSWho”的樹形結(jié)構(gòu)讀取。正確填寫控制網(wǎng)通信模塊的節(jié)點(diǎn)號(01)和槽號(02)，“ElectronicKeying”選擇“DisableKeying”，點(diǎn)擊OK。在控制網(wǎng)上建立I/O模塊。右鍵點(diǎn)擊“ControlNet”，選擇適配器“1794ACN15”,命名該模塊， ElectronicKeying”選擇“DisableKeying”， 節(jié)點(diǎn)號為03。在 “1794ACN15”上添加數(shù)字量輸出通道，選用1794OB16直流24V輸出模塊，槽號為1。主要功能控制變頻器的啟停和反轉(zhuǎn)。在 “1794ACN15”上添加模擬輸入輸出通道，選用1794IF2XO2I模塊，槽號為2。選用0通道模擬輸入，用于檢測反饋電壓；選用1通道模擬輸出，輸出電壓控制變頻器頻率，量程均為1010V二進(jìn)制補(bǔ)碼百分比。組態(tài)好I/O點(diǎn)后，“Tasks”文件夾下的“MainTask”文件夾，點(diǎn)擊“MainProgram”文件夾，在“Program Tag”，添加程序標(biāo)簽，或者在程序編寫的過程中，定義標(biāo)簽。打開“MainProgram”文件夾下“MainRoutine”，即可打開梯形圖程序編寫界面。程序編寫完成后，選擇主例程上方“Verify Controler”圖標(biāo)，對所編程序進(jìn)行編譯。編譯完成，且程序無誤后，即可將程序下載到控制器，點(diǎn)擊“Who Active”圖標(biāo)，或者點(diǎn)擊工具條“Communications”在下拉菜單中選擇“Who Active”,彈出對話框中，選擇對應(yīng)的背板的控制器，點(diǎn)擊“Download”，確定下載。下載完成后，如網(wǎng)絡(luò)未完成規(guī)劃，左上角會出現(xiàn)“I/O Not Responding”，原因是控制網(wǎng)未完成規(guī)劃，此時需對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃未完成時的I/O狀態(tài)打開RSNetworx For ControlNet，對控制網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃。在File里面新建一個控制網(wǎng)，對控制網(wǎng)進(jìn)行掃描，接著選擇編輯使能，完成后將文件保存。注意，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的路徑及通信驅(qū)動的選擇應(yīng)當(dāng)與下載程序的通信驅(qū)動相同，路經(jīng)也應(yīng)相同。這時編程軟件會顯示I/O 。說明遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被激活，可以使用了。編程時直接調(diào)用PID模塊，具體程序見附錄二。：在Tuning Constants中能完成對參數(shù)Kp，Ki，Kd的設(shè)定。在Scaling中完成對過程變量PV和控制變量CV的定標(biāo)。PV為反饋轉(zhuǎn)速，定標(biāo)為最大1500r/min，最小0r/min。CV為變頻器輸出頻率，定標(biāo)為最大50Hz，最小0Hz。將模糊控制與PID控制簡單的并聯(lián)，中間選用一個軟開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)偏差大時，則采用模糊控制，使系統(tǒng)快速反應(yīng)；即當(dāng)系統(tǒng)偏差小時，采用PID控制，消除穩(wěn)態(tài)誤差。這樣系統(tǒng)對大偏差反應(yīng)迅速，將其減小，然后PID控制發(fā)揮作用，最終消除誤差，所以系統(tǒng)擁有良好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，而且擁有非常強(qiáng)的抗干擾能力。流程圖如下：模糊控制過程，首先量化偏差和偏差變化，再查詢模糊控制表，得到精確量后對輸出頻率進(jìn)行修正。模糊控制流程圖如下：輸入E,，如下： E,EC隸屬度矢量表6543210123456NBNMNSZOPS