基于PID神经元网络的稳定平台伺服控制系统设计

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1、基于PID神经元网络的稳定平台伺服控制系统设计电电工电气工电气(2011No.1)基于PID神经元网络的稳定平台伺服控制系统设计张洪亮，王志胜(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)摘要：介绍了稳定平台传统PID三环控制原理及结构框图。针对传统PID控制器的不足之处，设计了基于PID神经元网络的稳定平台伺服控制系统。仿真结果表明PID神经元网络控制系统具有较高的响应速度、较高的稳定精度和较强的抗负载扰动能力，具有很强的鲁棒性和自适应能力。关键词：稳定平台；伺服控制；三环控制；PID神经元网络+中图分类号：TM921.541文献标

2、识码：A文章编号：1007-3175(2011)01-0017-03StablePlatformServoControlSystemDesignBasedonPIDNeuralNetworkZHANGHong-liang,WANGZhi-sheng（CollegeofAutomationEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China）Abstract:Introductionwasmadetothethree-loopcontrolp

3、rincipleofstableplatformtraditionalPIDandstructuralblockdiagram.InallusiontotheinsufficiencyoftraditionalPIDcontroller,thestableplatformservocontrolsystembasedonPIDneuralnetwork(PIDNN)wasdesigned.SimulationresultshowsthatthePIDNNcontrolsystemiswithhighresponsespeed,highsta

4、bilityaccuracy,stronganti-loaddisturbancesability,verystrongrobustnessandself-adaptiveability.Keywords:stableplatform;servocontrol;three-loopcontrol;PIDneuralnetwork0引言缺点，提高了系统对自身参数以及环境的适应能[1]力，提高自身的鲁棒性，达到更好的控制效果。稳定平台是一种典型的伺服控制系统，主要解决被控对象的位置控制和跟踪问题。稳定平台在国1稳定平台伺服控制系统分析内外应用日

5、益广泛，产品遍布车载、舰载、机载以及航天等各个领域，因而对稳定平台技术的研究具稳定平台伺服控制系统控制结构由电流环、速有十分重要的意义。度环和位置环构成，如图1所示。图1中虚线部分为***对于现代稳定平台伺服控制系统，一般都采电机本体模型，Up、Un和Ui分别表示位置环、速度用基于位置环、速度环、电流环的三环控制结环和电流环的给定信号；WAPR，WASR和WACR分别表示位构，而控制器大都采用PID控制器。采用三环控制置、速度和电流调节器的传递函数；K1、K2、K3分结构可以很好的保证系统的快速性、准确性以及别为电流、速度和位置反馈常数；K

6、s为PWM功率放稳定性，而且该控制结构容易实现。但是在一些大系数，Ts为PWM时间常数；R为电机电枢电阻，Ta环境比较恶劣的情况下，稳定平台采用PID控制器为电机电磁时间常数，Tm为电机机械时间常数，Ce则不能满足系统控制性能要求，甚至会导致系统电机反电动势系数；Idl为等效扰动电流；N为减速[2]的不稳定。装置传动比；θ为系统输出。对于此三环结构稳针对PID控制器的缺点，本文采用PID神经元定平台伺服控制的设计，首先要根据电动机参数，设网络(PIDNN)控制器。PIDNN将PID控制规律融合进计电流调节器。然后，将包含电流调节器的电流神经

7、元网络之中，具有神经元网络和PID控制的优环看作是速度环的一个环节设计速度调节器，最点，克服了传统PID控制方法和一般神经元网络的后将速度环看作位置环的一个环节，设计位置调节器。作者简介：张洪亮(1984-)，男，硕士研究生，研究方向为机电控制。17电电工电气工电气(2011No.1)基于PID神经元网络的稳定平台伺服控制系统设计***Up+Un+Ui+Ks-1/RId+R1n1θWAPRWASRWACRTs+1+Ts+1TsCN---samesK1IdlK2K3图1稳定平台伺服控制系统结构框图由此可知，三环调节器的设计中需将各环校正自的输

8、入总值的计算公式相同，均为：成典型I型或Ⅱ型系统，根据典型系统的特性获得2＇usj(k)=wsijxsi(k)(2)调节器的参数。由于各环都需对系统结构作近似处i=1理，且确定典