先进PID算法与仿真实例

1、先进先进PID控制算法控制算法与仿真实例与仿真实例为什么要介绍先进为什么要介绍先进PID控制控制先进先进PID控制控制先进PID是区别于经典PID的一个概念，先进PID是基于计算机技术而发展起来的一门技术，先进PID技术可以解决复杂工况的一些控制问题。在工程实际中在工程实际中应用最为广泛应用最为广泛的控制规律的控制规律PID基于干扰观测器的基于干扰观测器的PID控制控制非线性系统的非线性系统的PID鲁棒控制鲁棒控制灰色灰色PID控制控制伺服伺服PID控制控制结构结构仿真实例仿真实例神经神经PID控制控制PID控制控制结构图结构图智能控制智能控制人工神经网络人工神经网络单神经元单神经元PID控制

2、器控制器开启神经开启神经PID的奇幻之旅的奇幻之旅PID控制结构图控制结构图 PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。就可控制了。 PID参数较易整定。也就是，参数较易整定。也就是，PID参数参数Kp，Ti和和Td可以根据过程可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，载的变化引起系统

3、动态特性变化，PID参数就可以重新整定。参数就可以重新整定。 PID控制器在实践中也不断的得到改进。控制器在实践中也不断的得到改进。智能控制智能控制古典控制理论古典控制理论现代控制理论现代控制理论智能控制智能控制目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。一个重要标志。智能控制的一个典型实例就是模糊全自动洗衣机。智能控制的一个典型实例就是模糊全自动洗衣机。智能控制代表着自动控制学科发展的最新进程。智能控制代表着自动控制学科发展的最新进程。自身适自身适应环境应环境总结规律总结规律完成某完成某种运算种运算识别或识别或过程控制过程控制

4、人工神经人工神经控制控制人工神经网络人工神经网络人工神经网络是一种应用类似于大脑神经突触联接的结构进人工神经网络是一种应用类似于大脑神经突触联接的结构进行信息处理的数学模型，由大量的节点（神经元）相互联接行信息处理的数学模型，由大量的节点（神经元）相互联接构成，是一种并行分布式系统。构成，是一种并行分布式系统。人工神经网络人工神经网络联想储存功能联想储存功能自我学习功能自我学习功能高速寻找优化解高速寻找优化解的能力的能力优越性和特点优越性和特点神经神经PID控制控制神经神经PID控制是一种基于控制是一种基于人工神经人工神经网络概念的网络概念的智能控制智能控制，是智能控制的一个主要分支。是智能控

5、制的一个主要分支。神经元示意图人脑神经系统的最基本单元细胞体及其发出的许多突起构成若干树突作为信号输入;一条轴突作为输出单神经元自适应单神经元自适应PID控制器控制器人脑神经元人工神经元单神经元单神经元PID控制器控制器n=3单神经元自适应单神经元自适应PID控制器结构框图控制器结构框图Z(k)=r(k)-y(k)=e(k)即期望与实际的误差K为神经元比例系数自学能力自学能力Product超越超越常规常规PID控制器控制器 自学习能力自学习能力自学能力自学能力控制器参数控制器参数( (权系数权系数i)i)可根据偏差并可根据偏差并通过一定的学习规则来训练修正通过一定的学习规则来训练修正 性能取决

6、于学习规则的算法性能取决于学习规则的算法的收敛性和自学习能力的收敛性和自学习能力单神经元网络单神经元网络学习学习规则规则有监督（有监督（Hebb）学习）学习 无监督（无监督（Hebb）学习）学习 有监督有监督学习学习无监督无监督学习学习有外部教师信号同时给出输入和期望输出模式对无外部教师信号自适应检测、竞争仿真实例仿真实例l设定学习速率和权系数初值仿真实例仿真实例l列出系统输出与控制信号的差分方程输入为方波信号，观察系统“随动性”仿真实例仿真实例l根据相应的学习规则修正权系数仿真实例仿真实例l根据系统偏差，求取神经元输入仿真实例仿真实例l根据控制律求取控制信号仿真实例仿真实例l运行结果无监督的

7、Hebb学习规则有监督的Hebb学习规则良好的跟随效果！良好的跟随效果！仿真实例仿真实例l权系数终值自适应参数调整！自适应参数调整！参考文献参考文献 11吕开东吕开东. . 倒立摆系统设计及神经元控制研究倒立摆系统设计及神经元控制研究J. J. 2006,32006,3 22李玉惠李玉惠, , 李勃李勃, , 张天贵张天贵. .常规常规PIDPID控制模糊控制与神经控制模糊控制与神经元元PIDPID控制控制J. J. 昆明理工大学学报昆明理工大学学报, 1997,6, 1997,6 33刘金琨刘金琨. .先进先进PIDPID控制控制MATLABMATLAB仿真仿真M. M. 北京北京: :电子