(完整word版)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自整定PID控制仿真

1、實(shí)驗(yàn)二 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自整定PID控制仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康腜ID的工作熟悉神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征、結(jié)構(gòu)以及學(xué)習(xí)算法，通過實(shí)驗(yàn)掌握神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自整定原理。了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)對控制效果的影響，掌握用MATLAB實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真 的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理在工業(yè)控制中，PID控制是工業(yè)控制中最常用的方法。這是因?yàn)镻ID控制器結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)簡單，控制效果良好，已得到廣泛應(yīng)用。但是,PID具有一定的局限性：被控制對象參為了使控制器具有較數(shù)隨時(shí)間變化時(shí)，控制器的參數(shù)難以自動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)外界環(huán)境的變化。好的自適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整,可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的方法。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)這一特性，并結(jié)合傳統(tǒng)的PID

2、控制理論，構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器,實(shí)現(xiàn)控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整。基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器結(jié)構(gòu)如圖1所示?？刂破饔蓛刹糠纸M成：一是常規(guī)PID控制器，用以直接對對象進(jìn)行閉環(huán)控制，且三個(gè)參數(shù)在線整定；二是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NN根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，學(xué)習(xí)調(diào)整權(quán)系數(shù)，從而調(diào)整PID參數(shù)，達(dá)到某種性能指標(biāo)的最優(yōu)化。y*r +圖1基于BP網(wǎng)絡(luò)的PID控制器結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程由正向和反向傳播兩部分組成。在正向傳播過程中，每一層神經(jīng)單元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 如果輸出層不能得到期望輸出，也就是實(shí)際輸出與期望輸出有誤差，那么轉(zhuǎn)入反向傳播過程，將誤差信號(hào)沿原來的連接通路返回，通過修改各層神經(jīng)元的權(quán) 值，逐次向輸入層傳播

3、， 去進(jìn)行計(jì)算，再經(jīng)過正向傳播過程， 這樣經(jīng)過兩個(gè)過程的反復(fù)作用,使得誤差信號(hào)最小。實(shí)際上，當(dāng)誤差達(dá)到人們所希望的要求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程就結(jié)束了。圖2 BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)被控對象為一時(shí)變非線性對象，數(shù)學(xué)模型可表示為:心)=¥怕”屮-1)1 + y (k 1 )式中，系數(shù)a(k)是慢時(shí)變的，a(k )= 1.2(1-0.8eq1k L(2)如圖2確定BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，選4-5-3，各層加權(quán)系數(shù)的初值w(0)w(3)(0),取區(qū)間-0.5, 0.5上的隨機(jī)數(shù)，選定學(xué)習(xí)速率n =0.25和慣性系數(shù)a=0.05在MATLAB下依據(jù)整定原理編寫仿真程序并調(diào)試。給定輸入為階躍信號(hào)，運(yùn)行

4、程序，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和控制曲線。修改神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如學(xué)習(xí)速率，隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)等，重復(fù)步驟,(6)分析數(shù)據(jù)和控制曲線。四、具體操作在MATLABT具條最左邊打開一個(gè)新的工作空間，把控制程序copy進(jìn)去，運(yùn)行，就可得出仿真結(jié)果。然后按實(shí)驗(yàn)要求完成實(shí)驗(yàn)。:!cHIb H： 11 1 lU nnFile EditDASText Cell ToolsDesktop:.O_FID. MX Uitlitleda XscriptLn 1Col 1新建工作空間ZFile Edit Text Desktop Window Help A 二；& -亍T直4門田 m B 曰口45S739IQIt1213入丨/|

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