基于S函數(shù)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器Simulink仿真

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1、第18卷第1期安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)Vol.18.No.12008年1月JournalofAnhuiVocationalCollegeofMetallurgyandTechnologyJan.2008基于S函數(shù)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器Simulink仿真李紹銘,趙偉(安徽工業(yè)大學(xué)電氣信息學(xué)院安徽馬鞍山243002)摘要:以RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的Simulink仿真為例,介紹了復(fù)雜控制規(guī)律的S函數(shù)構(gòu)造方法。給出了基于MATLAB語言的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的S函數(shù)仿真模型,及該模型在一非線性對(duì)象的仿真結(jié)果。從而避免了復(fù)雜系統(tǒng)仿真時(shí)采用編程方法編寫大量復(fù)雜而煩瑣的源程

2、序,使編程快速、簡捷,調(diào)試方便,使系統(tǒng)仿真工作量會(huì)大大減少。采用S函數(shù)可以充分發(fā)揮Simulink的優(yōu)勢(shì),擴(kuò)充Simulink的仿真功能,不但仿真模型簡單,而且大大降低了編程的難度,特別適合于復(fù)雜控制系統(tǒng)的仿真。關(guān)鍵詞:S函數(shù);RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器;Simulink仿真模型中圖分類號(hào):TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-9994(2008)01-0019-03S函數(shù)是Simulink中的高級(jí)功能模塊,Simulink其中:t,x,u為當(dāng)前時(shí)間、狀態(tài)變量與輸入矢是運(yùn)行在MATLAB環(huán)境下用于建模、仿真和分析動(dòng)量;flag為返回變量標(biāo)志。flag=0,返回參數(shù)和初態(tài)系統(tǒng)

3、的軟件包。只要所研究的系統(tǒng)模型能夠由始條件的維數(shù);flag=1,返回系統(tǒng)的狀態(tài)導(dǎo)數(shù)dxPMATLAB語言加以描述,就可構(gòu)造出相應(yīng)的S函dt;flag=2,返回離散狀態(tài)x(n+1);flag=3,返回?cái)?shù),從而借助Simulink中的S函數(shù)功能模塊實(shí)現(xiàn)輸出向量y;flag=4,更新下一個(gè)離散狀態(tài)的時(shí)間MATLAB與Simulink之間的溝通與聯(lián)系,這樣處理間隔。如果flag=0,則返回參數(shù)x0表示狀態(tài)變量可以充分發(fā)揮MATLAB編程靈活與Simulink簡單的初始值,而返回參數(shù)sys各分量的含義為:sys(1)直觀的各自優(yōu)勢(shì)。當(dāng)系統(tǒng)采用較復(fù)雜的控制規(guī)律連續(xù)狀態(tài)變量數(shù);sys(2)離散

4、狀態(tài)變量數(shù);sys(3)輸時(shí),Simulink中沒有現(xiàn)成功能模塊可用,通常都要出變量數(shù);sys(4)輸入變量數(shù);sys(5)系統(tǒng)中有不連采用MATLAB編程語言,編寫大量復(fù)雜而煩瑣的源續(xù)根的數(shù)量;sys(6)系統(tǒng)中有無代數(shù)循環(huán)的標(biāo)志程序代碼進(jìn)行仿真,一是編程復(fù)雜、工作量較大,二(有,則置1)。來也很不直觀。如果能利用Simulink提供的S函在運(yùn)用S函數(shù)進(jìn)行仿真運(yùn)算時(shí),必須清楚知道數(shù)來實(shí)現(xiàn)這種控制規(guī)律,就可以避免原來直接采取系統(tǒng)不同時(shí)刻所需要的信息。例如,開始仿真時(shí),編程的方法,不需要編寫大量復(fù)雜而煩瑣的源程應(yīng)先知道系統(tǒng)有多少狀態(tài)變量,其中哪些是連續(xù)變序,編程快速、簡捷,調(diào)試方便

5、,則所要完成的系統(tǒng)量,哪些是離散變量以及這些變量的初始條件等信仿真工作量會(huì)大大減少。息。這些信息可由在S函數(shù)中設(shè)置flag=0獲取。進(jìn)而,若系統(tǒng)是嚴(yán)格連續(xù)的(不含離散環(huán)節(jié)),那么1S函數(shù)的編寫方法在每一仿真時(shí)步中需要知道的是給定時(shí)刻的系統(tǒng)[1]S函數(shù)的基本格式為:狀態(tài)數(shù)(令flag=1可得)和系統(tǒng)輸出(令flag=3Function[sys,x0]=函數(shù)名(t,x,u,flag)可得)。若系統(tǒng)是嚴(yán)格離散的(不含連續(xù)環(huán)節(jié)),令flag=2,就可獲得下一個(gè)離散的狀態(tài);令flag=3,收稿日期:2008-01-26就可獲取離散系統(tǒng)的輸出?！净痦?xiàng)目】安徽省教育廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目(KJ2

6、007A109ZC)、山東省2007年科研發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目資助(j07yj05)。2RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器核心部分的S作者簡介:李紹銘(1965-),安徽工業(yè)大學(xué)電氣信息學(xué)院副教授,碩函數(shù)士生導(dǎo)師。研究方向:電力電子技術(shù)應(yīng)用、自動(dòng)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制?！?0·安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)2008年第1期由于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器不能直接用傳ci1=w0(1)3ones(3,nn);bi1=w0(2)3遞函數(shù)加以描述,若簡單地應(yīng)用Simulink將無法對(duì)ones(nn,1);其進(jìn)行仿真。RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的核心部w1=w0(3)3ones(nn,1);Kpid0=Kpid;[2]

7、分的S函數(shù)為:else,Kpid0=u(end-2:end);endfunction[sys,x0,str,ts]=nnrbfpid(t,x,u,flag,T,forj=1:nnnn,Kpid,...h(j,1)=exp(-norm(xx-ci1(:,j))^2P(23bietapid,xite,alfa,beta0,w0)1(j)3bi1(j)));switchflag,endcase0,[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes(T,dym=u(4)