D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1998.06.015 第20卷第6期 北京科技大学学报 VoL.20 No.6 1998年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1998 神经网络PID 控制 杜建凤崔勇张寒松严忠慧 北京科学大学机械工程学院，北京100083 摘要以工业PD控制中控制器参数调整困雅为背景，在分析神经网络特性的基础上，提出神 经网络控制方法，设计了具有自适应性的神经网络PD控制器.在描述了神经网络的学习机理的 基础上，给出了控制器控制算法，通过2个实例验证了神经网络在线控制的可行性. 关键词神经网络：学习机理；控制算法 分类号TP273.2 在工业生产中，PID控制一般效果良好，已得到广泛应用.但是，它具有一定的局限性： 当控制对象不同时，控制器的参数(K,K,K)难以自动调整以适应外界环境的变化.为了使 控制器具有较好的自适应性，实现控制器参数自动调整，可以采用神经网络控制的方法.由于 人工神经网络具有并行机制、学习能力和记忆功能，近年来人们尝试着把神经网络应用到 自动控制领域中，并且取得了一定成果.本文利用神经网络的自学习这一特性，结合传统思 想，构造了神经网络PD控制器，实现了控制器参数的自动调整， 1神经网络PD控制系统 11网络控制器结构 常规PID离散控制算式为： =K内+K客0T+k内-e-》 T (1) 其中：K。K,K分别为比例、积分、微分系数； ()为k时刻的控制系统实际输出和期望输出 X内 ○人W 的偏差；()为k时刻的控制器输出值，即控制 U(k) 量；T为计算机采样周期 X(肉 根据式(1)，运用网络思想，构造神经网络X(俐 PD控制器，如图1所示， 图1 神经网络PID控制器结构图 图1中，网络输人为： X(内=e内 (2) 内=2e07 (3) X(阳=[e(-e(k-1)】IT (4) 网络输出为： 1997-11-07收稿 杜建凤女，24岁，顾士第 2 0卷 第6期 1 9 98年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Jo u r n a l o f Un i v e r s i t y o f Sc i e n e e a n d T e c h n o l o g y B e ji i n g V o l . 2 0 N o . 6 】k e 。 1 9 9 8 神经网络 P I D 控制 杜建凤 崔 勇 张寒松 严忠慧 北京科学大学机械工 程学院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 以工 业 P ID 控制中控制器参数调整 困难 为背景 , 在分析神经 网络特性 的基础上 , 提 出神 经网络控 制方法 , 设计了 具有 自适应性的神经网络 PI D 控制器 . 在描述 了神 经网络的学 习机理 的 基 础上 , 给出了 控制器控制算法 . 通过 2 个实例验证了神经 网络在线控制的可行性 . 关键词 神经 网络 ; 学习机理 ; 控制算法 分 类号 T P 2 7 .3 2 在 工 业生 产 中 , PI D 控制 一般效 果 良好 , 已 得到 广 泛应 用 . 但 是 , 它具 有 一定 的局 限性 : 当控 制 对象不 同时 , 控 制器 的参数 (凡 , 长 , 凡 )难 以 自动 调 整 以 适应 外 界 环境 的变 化 . 为 了 使 控 制 器具有较好的 自适应性 , 实现控制器参数 自动调整 , 可 以 采用 神经 网络控 制 的方 法 . 由于 人工 神经 网络 具有 并行 机 制 、 学 习能力和 记忆 功能川 , 近年 来人 们 尝试 着 把 神经 网络应 用 到 自动 控制领域 中 , 并且 取得 了一定成果 2[] . 本文利用神经 网络的 自学 习这 一特 性 , 结合 传统 思 想 , 构造 了神经网络 PI D 控 制器 , 实现了控制器参数的 自动调 整 . 1 神经网络 P I D 控制系统 1 . 1 网络控 制器结 构 常规 IP D 离散控 制算式为 : _ , , 、 _ _ 点 _ _ _ _ e 闪 一 e 必一 l) u 叹)K = 凡` ()K + 入 ; 乙 e ( ` ) 1 + 人 d一一一一百二一一一 i = 0 1 ( l ) 叔芍 — 9 尝一 。 。 兀(k) — 生多义兰厂一一 ’ 龙(k) 一 又声 图1 神经网络IP 】〕控 制器结构 图 、少夕. 2 内à` 4 了.、 .、 其 中 : K p , 风 , 凡 分 别 为 比例 、 积 分 、 微 分系数 ; e( k) 为 k 时刻 的控 制系 统实 际输出和期望 输出 的偏差 ; u( k) 为 k 时 刻的控 制器 输 出值 , 即控 制 量 ; T 为计算机 采样周 期 . 根 据式 ( l) , 运用 网 络思 想 , 构 造神 经 网络 P ID 控 制器 , 如 图 1 所示 . 图 1 中 , 网络输人 为 : 戈(k) = e (k) 戈(k) = 艺e( Q T 戈(k) = [ e (k) 一 e ( k 一 l ) ] / T 网络输 出为 : 19 9 7 一 1 1 一 0 7 收稿 杜 建凤 女 , 2 4岁 , 硕士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1998. 06. 015