課程設(shè)計(jì)論文-雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)-資料下載頁
2025-04-02 23:20本頁面
【正文】 則單 神經(jīng)元控制器輸出 ［ 4］ 為 : (1) (2) 式中 ku—— 神經(jīng)元比例系數(shù) Wi(k)—— 權(quán)重值 Umax—— 最大控制量，在本系統(tǒng)中該值為最大轉(zhuǎn)矩給定值 學(xué)習(xí)算法 為保證學(xué)習(xí)算法的收斂性和控制的魯棒性，為了有利于單神經(jīng)元控制器在與被控對象的交互作用中不斷地增加學(xué)習(xí)能力、適應(yīng)能力和控制能力，易于實(shí)時(shí)控制。同時(shí)針對直流調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)，則應(yīng)用反饋原理，將無監(jiān)督的 Hebb 學(xué)習(xí)規(guī)則和有監(jiān)督的學(xué)習(xí)規(guī)則結(jié)合起來，通過調(diào)整神經(jīng)元的輸入權(quán)值來實(shí)現(xiàn)單神經(jīng)元的學(xué)習(xí) ,得到神經(jīng)元控制器的學(xué)習(xí)算法： V(k)=e(k)｜ u(k)｜ Xi(k)(3) Wi(k+1)=Wi(k)+ηiV(k)(4) 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 17 式中 ηi—— 學(xué)習(xí)速率 ,ηi0 據(jù)以上分析：用學(xué)習(xí)規(guī)則調(diào)整各輸入量的權(quán)重值，單神經(jīng)元就相當(dāng)于變系數(shù)的自適應(yīng)PID 調(diào)節(jié)器， 它既有自適應(yīng)能力，又具備傳統(tǒng) PID 控制器的優(yōu)點(diǎn)。且使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能只依賴于其誤差信號(hào)，而不受或少受對象模型參數(shù)的影響，同時(shí)由 ① 式和 ④ 式可知，單神經(jīng)元控制器依照學(xué)習(xí)信號(hào)所反映的誤差與環(huán)境的變化，對相應(yīng)的積分、比例、微分系數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整，產(chǎn)生自適應(yīng)控制作用，具有很強(qiáng)的魯棒性。 單神經(jīng)元直流調(diào)速系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn) 為了保持傳統(tǒng)雙閉環(huán)控制方法的優(yōu)越 性，將神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用于直流調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，仍采用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)而電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）仍采用傳統(tǒng)的 PI 調(diào)節(jié)器并校正成典型 I 型系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)快速性和限流的必要性， 轉(zhuǎn)速環(huán)（外環(huán)）則采用神經(jīng)元 PID 控制器，以提高其魯棒性。采用單神經(jīng)元 PID 控制器的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ,如圖 2 所示。 圖 2 基于單神經(jīng)元的直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 單神經(jīng)元 PID 控制器的參數(shù)設(shè)計(jì)主要是選擇控制器的比例因子 k、學(xué)習(xí)速率 η 、權(quán)重初值、采樣周期等參數(shù)，它們對學(xué)習(xí)和控制效果有一定的影響。仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的電機(jī)為SJY1275型直流伺服電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)參數(shù)為： 100V, 10. 2A,2021r/min,，實(shí)現(xiàn)單神經(jīng)元控制器的 CPU 采用 PC80386（帶協(xié)處理器 80387）。 仿真結(jié)論 2ms 計(jì)算， 連續(xù)的被控對象的離散化的虛擬采樣頻率是實(shí)際系統(tǒng)采樣頻率的整數(shù)倍（取 10 倍），只 要在合理范圍內(nèi)，采樣周期對響應(yīng)快速性的影響不大。 1，然后根據(jù)控制效果再加大。發(fā)現(xiàn)若 k 值大，則響應(yīng)速度快但超調(diào)也大，甚至可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定。本系統(tǒng)中取 k=30。 ，消除超調(diào)及靜差影響很大。一旦學(xué)習(xí)速率選定后，權(quán)重的初值可在一定范圍內(nèi)變化，而不影響系統(tǒng)的性能。經(jīng)多次仿真，本例取W1(0)=W2(0)=， W3(0)=， η1=1 ， η2= ， η3= ，則在允許負(fù)載，電樞電阻和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的范圍內(nèi)，都保持無靜差，無超調(diào)的優(yōu)良性能。 ，取 Umax=10V。 :本系統(tǒng)各參數(shù)取值為 :T=2ms,ku=30,W1(0)=W2(0)=,W3=， η1=1 ，η2= ， η3= 圖 4 繪出了控制系統(tǒng)在 1000r/min 啟動(dòng)時(shí)和 177。1000r/min 間突變時(shí)的實(shí)測動(dòng)態(tài)過程。其中，曲線 1 為轉(zhuǎn)速給定，曲線 2為電機(jī)轉(zhuǎn)速，曲線 3 為單神經(jīng)元控制器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩給定，曲線 4 為電機(jī)電流。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，轉(zhuǎn)速超調(diào)量幾乎為 0，上升時(shí)間大約為 20ms。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 18 圖 3 電機(jī)啟動(dòng)及反轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)過程 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 19 5 結(jié) 論 本文利用單神經(jīng)元 PID 控制器對直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新的雙閉環(huán)控制。該系統(tǒng)充分利用了神經(jīng)元的自學(xué)功能， 在運(yùn)行中根據(jù)被控對象特性的變化，對神經(jīng)元的權(quán)重值進(jìn)行在線調(diào)整，使得整個(gè)系統(tǒng)具有良好的自適應(yīng)能力。結(jié)果證明，這種控制方法能夠有效地克服傳統(tǒng)雙閉環(huán)控制存在的不足，只要 選擇適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)速率、比例因子、權(quán)重初值，就可使系統(tǒng)在允許負(fù)載下保持無靜差，無超調(diào)的優(yōu)良性能。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 20 參考文獻(xiàn) [1] 張建剛等 .數(shù)控技術(shù) [M]. 武漢 華中科技大學(xué)出版社 2021 [2] 汪木蘭 .數(shù)控原理與系統(tǒng) [M].北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2021 [3] 程景云 .人機(jī)界面設(shè)計(jì)及開發(fā)工具 [M].北京 電子工業(yè)出版社 1994 [4] 周立功 .單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程 [M]. 廣州 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 2021 [5] 李建忠 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]. 西安 西 安電子科技大學(xué)出版社 2021 [6] 譚浩強(qiáng) .C程序設(shè)計(jì) [M].北京 清華大學(xué)出版社 1999 [7] 盧勝利 .智能儀器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J]. 重慶 重慶大學(xué)出版社 2021 [8] 譚簡稱 .電機(jī)控制專業(yè)集成電路 [M].北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2021 [9] 張雄偉等 .DSP芯片原理與應(yīng)用 [M]. 北京 北京航空航天大學(xué)出版社 2021 [10] 謝寶昌等 .電機(jī)的控制技術(shù)及其應(yīng)用 [M]. 北京 北京航空航天大學(xué)出版社 2021 [11] 徐大中等 .電機(jī)控制 [M]. 杭州 浙江大學(xué)出版社 1995
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