基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊自適應(yīng)PID控制方法研究.pdf

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1、·信息技術(shù)·彭青，等·基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊自適應(yīng)PID控制方法研究基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊自適應(yīng)PID控制方法研究彭青，方坤倫(南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南京210094)摘要：針對(duì)常規(guī)PID控制器不能在線修正參數(shù)以及模糊規(guī)則和率屬函數(shù)對(duì)專家經(jīng)驗(yàn)的依賴性，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊自適應(yīng)PID控制器，從而綜合了傳統(tǒng)PID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的優(yōu)點(diǎn)，使其具有PID控制的廣泛適用性和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力，同時(shí)又具備模糊控制的非線性控制作用；仿真實(shí)驗(yàn)可知該控制器具有更快的響應(yīng)和更好的平穩(wěn)性。關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；模糊控制；PID控制中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文

2、章編號(hào)：1671．5276(2012)0l-0120-03ResearchonFuzzyAdaptivePIDControlBasedonNeuralNetoworkPENGQing，F(xiàn)ANGKun—lun(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：BecausethetraditionalPIDcontrollercan’tmodifytheparameteranditsfuzzyruleandratefun

3、ctiondependonexperts’experience，thispaperputsforwardakindoffuzzyadaptivePIDcontrollerbasedonneuralnetwork，whichsynthesizestheadvanta。gesofPIDcontrol，PIDfuzzycontrolandneuralnetworkcontrollerandhaswidePIDcontroladaptability，learningandadaptivefunc’tionsandthenonlinearcontrolabilityoffu

4、zzycontro1．Itisprovedthatthiscontrollerismorefrequentandmoresmoothcontroller．Keywords：neuralnetwork；fuzzycontrol；PIDcontrol1傳統(tǒng)控制器0引言1．1常規(guī)P1D控制器PID控制是最早的控制策略之一，由于其算法簡單、該控制器算法為：魯棒性好及可靠性高，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)，而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程往往具有非線)=[e(f)+)df+】(1)性、時(shí)變不確定性，難于建立精確的數(shù)學(xué)模型，為此傳統(tǒng)離散化算法為：的PID控制器最優(yōu)參數(shù)的選取

5、也比較麻煩，而模糊自適應(yīng)控制器正是基于對(duì)象模型不確定且具有非線性特性的“()=e()+KI∑eu)+[e()一e(一1)](2)復(fù)雜控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，即以模糊集合論、模糊語言變量式中e(k)=r(k)一Y(k)：第k次采樣時(shí)刻輸入的控制偏及模糊邏輯推理等作為理論基礎(chǔ)，是控制理論發(fā)展的高差量；級(jí)產(chǎn)物，將模糊自適應(yīng)與傳統(tǒng)PID控制結(jié)合起來用于那r()：第k次采樣時(shí)刻的設(shè)定值；些復(fù)雜系統(tǒng)，可以在線修改PID控制器參數(shù)，K，，，Y(k)：第k次采樣時(shí)刻的實(shí)際輸出值；即模糊自適應(yīng)PID控制器；而模糊控制系統(tǒng)中，規(guī)則由對(duì)“(k)：第k次采樣時(shí)刻空機(jī)器的輸出值；所解決的問題持有

6、豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員以語言方式表達(dá)K(i=P，，，D)：控制器的比例、積分、微分系數(shù)；出啦，規(guī)則的獲取及率屬函數(shù)的確定依靠經(jīng)驗(yàn)知識(shí)而沒￡=KT，T為采樣周期。有統(tǒng)一的方法，這給模糊控制的發(fā)展及進(jìn)一步推廣帶來PID控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。很大阻礙，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于其固有的特點(diǎn)，為解決這一問題帶來了一種新的途徑，利用傳感器技術(shù)將基于專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)值數(shù)據(jù)，再利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的有效學(xué)習(xí)算法，從這些數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)控制規(guī)則和率屬函數(shù)。為此筆者提出將傳統(tǒng)PID控制器、模模糊自適應(yīng)控制器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器結(jié)合起來，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊自適應(yīng)PID控制器，既解決了PID控制器的參數(shù)在線調(diào)整，又可

7、有效地掌握?qǐng)D1模擬控制系統(tǒng)原理框圖模糊控制規(guī)則和率屬函數(shù)。作者簡介：彭青(1985一)，男，江西南昌人，碩士，研究方向?yàn)榭刂破魉惴ㄅc動(dòng)力學(xué)仿真分析和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化?！20·http：／／ZZHD．chinaj0Liraa1．net．onE-mail：ZZHD@chainajouma1．net．en《機(jī)械制造與自動(dòng)化》·信息技術(shù)·彭青，等·基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊自適應(yīng)PID控制方法研究1．2模糊自適應(yīng)控制器模糊自適應(yīng)控制器原理框圖如圖2所示。圖3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)圖2基本模糊控制器原理框圖其中模糊化即為將輸入的精確量模糊化，將語言變量X2的語言值化為某適當(dāng)論域上的模糊

8、子集，模糊