【正文】 ，是一種行之有效的控制器。 在 simulink仿真窗口搭建如下的控制模塊，其中控制模塊為 ,傳遞函數(shù)為已知系統(tǒng)的。 37 由于種種未知的原因，系統(tǒng)沒有成功的運(yùn)行出來?。。? 單神經(jīng)元自適應(yīng)控制算法 單神經(jīng)元控制算法介紹 單神經(jīng)元自適應(yīng)控制結(jié)構(gòu)如圖所示： 單神經(jīng)元自適應(yīng)控制器是通過對(duì)加權(quán)系數(shù)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、自組織功能、控制算法為： 如果權(quán)系數(shù)的調(diào)整按有監(jiān)督 Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則實(shí)現(xiàn)，即在學(xué)習(xí)算法中加入監(jiān)督項(xiàng) Z（ k），則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)系數(shù)學(xué)習(xí)算法如下： 38 ? 為學(xué)習(xí)速率， K為神經(jīng)元的比例系數(shù)， K0。 K值的選擇非 常的重要。 K值越大，則快速性越好，但超調(diào)量大，甚至可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定。當(dāng)被控對(duì)象時(shí)延增大時(shí)， K值必須減少，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 K值選擇越小，會(huì)使系統(tǒng)的快速性變差。 單神經(jīng)元控制算法實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)離散后的 被控對(duì)象為： num =[0 ]。 den =[ ]。 y(k)=den(2)*y_1den(3)*y_2den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3。 輸入指令 r(t)=1。，采樣時(shí)間為 1ms，采樣有監(jiān)督的 Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則實(shí)現(xiàn)權(quán)值的學(xué)習(xí)， 初始值去 W=[ ]。 ? =。K= 39 chaotiao =% 2%調(diào)整時(shí)間 ；沒有穩(wěn)態(tài)誤差。 40 4. 計(jì)算機(jī)人機(jī)界面設(shè)計(jì) 含有 PID 界面設(shè)計(jì) (程序見附件 3) 設(shè)計(jì)如下 GUIDE后臺(tái)程序 如下圖，含有的模塊有 4 個(gè) exit模塊， 5個(gè) static text 模塊，一個(gè) panel模塊，一個(gè) axis模塊， 2個(gè) pushbutton模塊；一個(gè)主菜單包含子菜單更新和關(guān)閉功能，并且能夠在關(guān)閉的實(shí)現(xiàn)對(duì)話框的是否保存提醒。 41 運(yùn)行如下 軟件界面說明： num表示系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分子組成的向量； den表示系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母組成的向量。 PID是用戶要輸入的 Kp Ki Kd 三個(gè)整定的參數(shù)。即控制系統(tǒng)參數(shù)輸入面板是由用戶進(jìn)行輸入的，默認(rèn)狀態(tài)如上圖所示。 42 軟件界面運(yùn)行結(jié)果說明：控制系統(tǒng)參數(shù)輸入面板完成之后，可以點(diǎn)擊“更新”刷新系統(tǒng)顯示狀態(tài)。 閉環(huán)傳遞函數(shù)下可以實(shí)時(shí)顯示 ，經(jīng)過后臺(tái) 計(jì)算的傳遞函數(shù)公式。右邊的圖形界面是對(duì)單位階躍輸出的響應(yīng)。 伺服控制 PID 界面設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)如下 GUIDE后臺(tái)程序 如下圖，含有的模塊有 3 個(gè) exit模塊， 7個(gè) static text 模塊，一個(gè) panel模塊，一個(gè) axis模塊， 2個(gè) pushbutton模塊；一個(gè)主菜單包含子菜單更新和關(guān)閉功能，并且能夠在關(guān)閉的實(shí)現(xiàn)對(duì)話框的是否保存提醒。 43 運(yùn)行可得： 軟件界面使用說明： kp ki kd 是要用戶整定的參數(shù)，界面顯示的三個(gè)參數(shù)是系統(tǒng)的默認(rèn)顯示，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)隨時(shí)更改。 “更新”功能，對(duì)新的 kp ki kd帶入系統(tǒng)運(yùn)行?！爸刂谩? kp ki kd三個(gè)參數(shù)回復(fù)默認(rèn) 44 狀態(tài)。 “ 系統(tǒng)穩(wěn)定判定 ” 功能顯示 “ 此系統(tǒng)不是穩(wěn)定 ” 或 “此系統(tǒng)不 穩(wěn)定 ” [Finalvalue,peaktime,overpercent,risetime,settingtime]顯示系統(tǒng)的性能指標(biāo) 更新之后的伺服控制系統(tǒng)： 主菜單“ File”下有三個(gè)子菜單 update、 reset、 close；其中 close 的功能如上圖所示。 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 比較四種 控制策略的優(yōu)缺點(diǎn) 控制對(duì)象 穩(wěn)態(tài)誤差 超調(diào)量 調(diào)整時(shí)間 算法優(yōu)缺點(diǎn) 連 模擬電路系 無 小 連續(xù) PID在本文中的效果是最 45 續(xù)PID 統(tǒng)，硬件電路。不能直接進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制 %2% 于 理想的。滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。但是不能自我調(diào)整 PID參數(shù)，不能在線控制。 數(shù)字PID 計(jì)算機(jī)控制，屬于軟件控制 無 4%2% 小于 數(shù)字 PID最大優(yōu)點(diǎn)是屬于離散控制，可以實(shí)現(xiàn)軟控制，便于算法編程。但是有超調(diào)量 模糊PID 計(jì)算機(jī)控制，屬于軟件控制 無 4%2% 小于 屬于自適應(yīng)控制，不需要精確的數(shù)學(xué)模型，依靠經(jīng)驗(yàn)，誤差比較大 單神經(jīng)元 計(jì)算機(jī)控制，屬于軟件控 制 無 %2% 小于 屬于自適應(yīng)控制，不需要經(jīng)驗(yàn)，可以在線控制，是理想的控制策略 設(shè)計(jì)心得體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)是大學(xué)的最后一個(gè)設(shè)計(jì)，前期由于大家保研和找工作，都沒能很好的投入但最后還是通過大家的努力的補(bǔ)上來。 通過運(yùn)用計(jì)算機(jī) PID控制實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電動(dòng) 機(jī)的高精度控制。從設(shè)備的選取到控制策略，都學(xué)到并做到了好多！ 我 們 對(duì) PID控制原理有了更深刻的理解 PID調(diào)節(jié)需要耐心細(xì)心。PID調(diào)節(jié)要注意參數(shù)的整定和采樣周期的選擇。如果加入積分控制后動(dòng)態(tài)性能下降，不能令人滿意，可以加入微分控制。試驗(yàn) 中也存在一些問題，如 位置式 PID控制算法控制有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)較大幅度的誤動(dòng)作，沒有增量式準(zhǔn)確，而且還可以進(jìn)一步采用更加準(zhǔn)確的 PID系統(tǒng)。 我們 即將離開學(xué)校，但在實(shí)驗(yàn)中，通過查找資料了解并 學(xué)到的許多原理及方法在生產(chǎn)生活中還有很多應(yīng)用，但有很多依然不會(huì)，這更激發(fā)了我們?nèi)フ莆崭嗟闹R(shí)，去解決實(shí)際問題， 由于時(shí)間有限，我 們 的能力也有限，只是對(duì)該設(shè)計(jì)有較為粗淺的認(rèn)識(shí)，整體的程序還有待改善。但通過查閱文獻(xiàn)，及認(rèn)真全面的復(fù)習(xí)，我 們 還是對(duì)伺服控制有了進(jìn)一步的掌握，但以后要做的努力和學(xué)習(xí)還有很多，感謝老師本學(xué)期的耐心授課和教導(dǎo)， 我 們 會(huì)一如既往的帶著興趣去學(xué)習(xí)，去努力的！ 最后也祝老師新年快樂，幸福平安！也祝大家都能事業(yè)有成。 附錄 一： 連續(xù) PID 程序 %編寫多項(xiàng)式加法程序 function poly=polyadd(poly1,poly2) if length(poly1)length(poly2) short=poly1。 long=poly2。 else short=poly2。 46 long=poly1。 end mz=length(long)length(short)。 if mz0 poly=[zero(1,mz),short]+long。 else poly=short+long。 end %%%%%%%%%%主程序部分 close all clc clear all num1=[ 2817 11930]。 den1=[1 1501 2021 11730]。 kp=20。 ki=20200。 kd=0。 numPID=[kd kp ki]。 denPID=[1 0]。 %計(jì)算多項(xiàng)式乘法 num=conv(num1,numPID)。 %多項(xiàng)式加法 den=polyadd(conv(den1,denPID),conv(num1,numPID))。 [r,p,k]=residue(num,den)。 t=0::1。 y=step(num,den,t) figure et(t,y) step(num,den,t) axis([0 1 0 ])。 grid on sys=tf(num,den)。 [z,p,k]=zpkdata(sys,39。v39。) ii=find(real(p)0) Np=length(ii)。 if (Np0) %set(,39。string39。,39。此系統(tǒng)是穩(wěn)定 39。) disp(39。%%%%%%%%% 此系統(tǒng)不是穩(wěn)定 %%%%%%%%%%%%%%39。) else %set(,39。string39。,39。此系統(tǒng)是不穩(wěn)定 39。) disp(39。%%%%%%%%% 此系統(tǒng)是穩(wěn)定 %%%%%%%%%%%%%%39。) end Finalvalue=polyval(num,0)/polyval(den,0)。 [Y,t]=step(sys,t)。 47 [Ymax,k]=max(Y)。 peaktime=t(k)。 %峰值時(shí)間 overpercent=100*(YmaxFinalvalue)/Finalvalue。 %最大超調(diào)量 n=1。 while Y(n)*Finalvalue n=n+1。 end m=1。 while y(m)*Finalvalue m=m+1。 end risetime=t(m)t(n)。 %上升時(shí)間 L=length(t)。 while (Y(L)*Finalvalue amp。 Y(L)*Finalvalue) L=L1。 end settingtime=t(L)。 %調(diào)整時(shí)間 out=[Finalvalue,peaktime,overpercent,risetime,settingtime] 附錄 二：數(shù)字 PID 程序 %PID Controller clear all。 close all。 ts=。 sys=tf([ 2817 11930],[1 1501 2021 11730])。 dsys=c2d(sys,ts,39。z39。)。 %連續(xù)離散化 [num,den]=tfdata(dsys,39。v39。)。 u_1=。u_2=。u_3=。 y_1=。y_2=。y_3=。 x=[0,0,0]39。 error_1=0。 for k=1:1:1000 time(k)=k*ts。 kp=10。ki=3000。kd=0。 rin(k)=1。 %Step Signal u(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3)。 %PID Controller %Restricting the output of controller if u(k)=10 u(k)=10。 end if u(k)=10 u(k)=10。 end 48 %Linear model yout(k)=den(2)*y_1den(3)*y_2den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3。 error(k)=rin(k)yout(k)。 %Return of parameters u_3=u_2。u_2=u_1。u_1=u(k)。 y_3=y_2。y_2=y_1。y_1=yout(k)。 x(1)=error(k)。 %Calculating P x(2)=(error(k)error_1)/ts。 %Calculating D x(3)=x(3)+error(k)*ts。 %Calculating I error_1=error(k)。 end figure(1)。 plot(time,rin,39。b39。,time,yout,39。r39。)。 xlabel(39。time(s)39。),ylabel(39。rin,yout39。)。 title(39。單位階躍響應(yīng)曲線 39。) grid minor 附錄 三：控制系統(tǒng) GUI 界面程序設(shè)計(jì) function varargout = tfFCN_GUI(varargin) gui_Singleton = 1。 gui_State = struct(39。gui_Name39。, mfilename, ... 39。gui_Singleton39。, gui_Singleton, ... 39。gui_OpeningF39。, @tfFCN_GUI_OpeningF, ... 39。gui_OutputF39。, @tfFCN_GUI_OutputF, ... 39。gui_LayoutF39。, [] , ... 39。gui_Callback39。, [])。 if nargin amp。amp。 ischar(varargin{1}) = str2func(varargin{1})。 end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainf(gui_State, varargin{:})。 else gui_mainf(gui_State, varargin{:})。 end function tfFCN_GUI_OpeningF(hObject, eventdata, handles, varargin) = hObject。 set(, 39。String39。, 39。[ 2817 11930]39。)。 set(,