基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自校正pid控制研究(參考版)
2024-11-09 23:02本頁(yè)面
【正文】 ik 有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度 ,但是過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定 , dk 的增加有 助于減小系統(tǒng)的振蕩 .實(shí)際的控制過(guò)程通過(guò)實(shí)驗(yàn)加拼湊的方法確定 PID 控制器的三個(gè)參數(shù) .而 神經(jīng)元 PID 控制器 則 是用神經(jīng)元 的輸出 替代 PID控制， 設(shè) ? ?( ) ( 1 ) , ( ) , ( ) 2 ( 1 ) ( 2 )cx e k e k e k e k e k e k? ? ? ? ? ? ?， (25) 則由 BP 算法可得 神經(jīng)元 PID 控制器的輸出為： 31( ) ( ) ( )cjjju k w k x k???? = ? ? ? ? ? ?1 2 3( ) ( 1 ) ( ) ( ) 2 ( 1 ) ( 2)w e k e k w e k w e k e k e k? ? ? ? ? ? ? ? (26) 式 (24)(26)兩式的形式完全相同 ,不同的是式 (24)的系數(shù)是預(yù)先確 定好的且在控制過(guò)程中固定不變的 .而式 (26)的系數(shù)可以通過(guò)神經(jīng)元的自學(xué)習(xí)能力來(lái)自適應(yīng)調(diào)整 ,正是這樣能在線自適應(yīng) 整定 才大大提高了控制器的魯棒性 . 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 PID 自校正控制研究的控制結(jié)構(gòu)為由一個(gè)神經(jīng)元 PID 控制器和一個(gè) NN辨識(shí)器構(gòu)成，調(diào)整神經(jīng)元 PID 控制器的參數(shù)采用了與基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型參考自適應(yīng)控制同樣的辦法，即利用 NN 辨識(shí)網(wǎng)絡(luò)充當(dāng)反向傳播誤差 e(k)的通道，得到神經(jīng)元 PID 控制器的教師信號(hào)。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 s d x x x? ? ? ? ? ? ? (19) 111 1 1 1..( ) ( 1 ( ) ) ( ) ( 1 ) ( )kknnk k k k k k k k kp j p j p j p l j l p j p j p l j lllf s f s w x x w? ? ???? ? ? ???? ? ? ??? (20) 39。( ) ( )Q Q Qpi pi pi pid x f s? ?? (12) 139。 QpiQpipiQpi sfxd ??? (12) 2. 中間層神經(jīng)元的輸出對(duì) E 的影響 ? ? ??? ? ??? ????????? ????????????????? 1 111 11,111,1111 )())(()(k kkk nlnlk ilkpinmkpmk mlkpikplpnl kpikplkpl pkpip wxwxsExssExE ?(13) ? ????? ?? 111,139。 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,??
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