作业三已知某控制系统

1、作业三：已知某控制系统要求：用经验公式优化PI参数，设计神经网络，模拟闭环系统响应 1、源程序clear all;close all;ts=1;sys=tf(2,42875,3675,105,1);dsys=c2d(sys,ts,'z');num,den=tfdata(dsys,'v');alldatanum=1000;%所有数据个数traindatanum=500;%训练数据个数testdatanum=500;%测试数据个数u_仁 0.0;u_2=0.0;u_3=0.0;y_仁 °y_2=°y_3=0;x=0,0,0'x2_ 1=0

2、;kp=0.451;ki=0.00585;kd=0;error_1=0;%Tracing Jieyue Signalrin=rands(1,traindatanum) ones(1,testdatanum+20); % 初始化输入for k=1:1:1020time(k)=k*ts;u(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3); %PID Controllerif u(k)>=10u(k)=10;endif u(k)<=-10u(k)=-10;end%Linear modelyout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num(1)

3、*u(k)+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3;error(k)=rin(k)-yout(k);Return of PID parametersu_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k); y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);x(1)=error(k); % Calculating P x2_1=x(2);x(2)=(error(k)-error_1)/ts; % Calculating D x(3)=x(3)+error(k)*ts; % Calculating I error_1=error(k);end %构建训练数据队 allda

4、tain=; alldataout=;for i=10:alldatanum+11newin=rin(i-9);yout(i-1);alldatain=alldatain newin;% 输入层为 u(k),y(k+1) alldataout=alldataout yout(i);% 期望 输出 y(k) end%从所有数据中取前 500作为训练 ，后500作为测试 traindatain=alldatain(:,1:traindatanum);traindataout=alldataout(:,1:traindatanum); testdatain=alldatain(:,traindata

5、num+1:alldatanum); testdataout=alldataout(:,traindatanum+1:alldatanum);figurehold on grid j=1:500;plot(j,testdatain,'k-')xlabel('input t'); ylabel('output u');title('测量函数曲线与实际函数曲线')；indim=2;% 输入层神 经元 维数为 2 outdim=1；% 输出层神经元维数为 1hiddenunitnum=10;%隐含层神经元个数为10 maxepochs=

6、10000;%设定训练的最大次 数lr=0.001;%设定学习速率/步长alpha=0.8;%动量项系数E0=0.001;%设定期望误差最小值%初始化输出层加权系数，隐层加权系数(wki,wij)w1=0.767*rands(hiddenunitnum,indim);%w1 隐层 加权系数b1=0.767*rands(hiddenunitnum,1);%隐含层阈值w2=0.767*rands(outdim,hiddenunitnum); %w2 输 出层加权系 数b2=1*rands(outdim,1);%输出 层阈值%构成权值和阈值的矩 阵w1ex=w1 b1;w2ex=w2 b2;dw1e

7、x=zeros(size(w1ex);dw2ex=zeros(size(w2ex);traindatainex=traindatain' ones(traindatanum,1)'errorhistory=;for k=1:maxepochshiddenout=logsig(w1ex*traindatainex); hiddenoutex=hiddenout' ones(traindatanum,1)' networkout=w2ex*hiddenoutex;error=traindataout-networkout; SSE=sqrt(sumsqr(error

8、);errorhistory=errorhistory SSE;if SSE<E0 break;end%调整输出层和加权系数w2和隐含层加权系数w1 delta2=error; delta1=w2'*delta2.*hiddenout.*(1-hiddenout);dw1ex0=lr*dw1ex;dw2ex0=lr*dw2ex;dw2ex=delta2*hiddenoutex'dw1ex=delta1*traindatainex'w1ex=w1ex+lr*dw1ex+alpha*dw1ex0;w2ex=w2ex+lr*dw2ex+alpha*dw2ex0; w2=

9、w2ex(:,1:hiddenunitnum);endk;w1=w1ex(:,1:indim);b1=w1ex(:,indim+1);w2=w2ex(:,1:hiddenunitnum);b2=w2ex(:,1+hiddenunitnum);testhiddenout=logsig(w1*testdatain+repmat(b1,1,testdatanum);testnnout=w2*testhiddenout+repmat(b2,1,testdatanum);plot(j,testnnout,'r-') figurehold ongridxx,num=size(errorhistory);plot(1:num,errorhistory,'r-');title('实际与测量函数曲线的误差变化曲线');xlabel('迭代次数N');ylabel('误差 E');2、