基于bp神经网络pid控制的直流电动机调速系统设计

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1、基于BP神经网络PID控制的直流电动机调速系统设计摘要：本文在阐述了神经网络的发展、现状、基本原理及其在自动控制中的应用的基础上，主要研究BP神经网络在PID控制中的应用。将BP神经网络运用于PID控制中，能够有效克服经典PID控制器在被控对象具有非线性、时变不确定性和难以建立精确的数学模型时出现的参数整定不良和性能欠缺等缺陷。本文设计了一种自适应PID控制器，采用改进共轭梯度算法对PID控制器参数进行在线整定。利用此控制器对无刷直流电机进行控制，仿S结果表明：应用神经网络对常规PID控制器进行改造后提高了

2、系统的鲁棒性和动态性能。关键词:无刷直流电机;BP神经网络;PID控制器第一章绪论1.1控制理论的发展和面临的挑战随着社会的发展，人们从解决重人工程和技术问题的实践屮逐渐总结出了有关控制的相关理论。和R他学科一样，控制理论学科的发展水平受到人类技术手段和知识水平的限制。传统的经典控制理论和现代控制理论研究的足线性吋不变系统的控制间题，然而在£）然界和现实生活屮的系统绝人多数都是非线性的，仅凭单一•的分析线性系统的理论来分析非线性系统远不能满足人们对控制系统的研究屮涉及到非线件、魯棒性以及其有柔性结构的系统和

3、离散事件动态系统的要求。因此，在经历了经典控制现论、现代控制理论两个发展阶段后，人工智能的发展促使£1动控制14智能控制发展。智能控制系统是在控制论、信息论、人丁.智能、仿生学、神经生理学及计算机科学发展的基础上逐步形成的一类商级信息与控制系统，强调的足系统对问题能够求解、能够适应环境和任务的变化而T1.还要其有一定的决策能力，从ifij做岀ffl应的、准确的、及时的控制操作。智能控制柯各种形式和各种不同的成用领域，K屮神经网络控制系统是这些年来研究很多也足发展很快的一个领域。因为祌经网络的非线性映射能力、

4、£1学习适应能力、联想记忆能力、并行信息处理?y式及其优良的界错性能的特点，这些特点使得神经M络非常适合于复杂系统的建模和控制。因此，神经M络在系统控制领域备受重视。特別是当系统存在不确定性因素时，更体现了神经网络方法的优越性。因此，神经M络控制在非线性控制系统中应用非常广泛。1.2神经网络技术的发展与国内外研究现状祌经M络领域研究的工作始于19世纪末和20世纪初，源于物理学、心理学和神经生理学的跨学科研究，最早是由心理学家WarrenMeCulloch和数学家WalterPitts所提出的M-P模型。19

5、49年，心理学家DonaldHebb通过对人脑祌经细胞学习和条件反射的观察研究，提出了神经元之W突触强度调整的假设，他认为学过程是在突触上发生的，迮接权的调整正比于两ffl连神经元激活值的乘积。这就是有名的Hebb学习规则，该规则至今仍在神经网络模型屮发挥着重要作用。1957年，FrankRosenblatt提出Z著名的Perceptron（感知机）模型，试图模拟动物和人脑的感知和学能力，卯提出了引入“隐层”处理元件的三层感知机的概念，公开演示了它进行模式识别的能力。1962年，BernardWindrow

6、和TedHoff提出丫Adaline（tzj适应线性中元模型）以及一种有效的学习方法，即Windmw-Hoff学习规则，它吋用干自适应滤波、预测和模型识別。这些模型和算法在很大程度上丰富Y神经网络系统理论。我国的神经网络研究工作起步较晚，始于20世纪80年代末，主要戍用领域幵展了一些基础性的工作，在1990年12月在北京召开了酋W祌经网络学术人会，丼决定以后每年召开—次中国神经网络学术会议。我国的“863”高技术研究计划和“攀登”计划于1990年批准Y人工神经网络的三项课题，h然科学基金和国防科技预研基地也

7、都把神经M络的研究列入第一章绪论1.1控制理论的发展和面临的挑战随着社会的发展，人们从解决重人工程和技术问题的实践屮逐渐总结出了有关控制的相关理论。和R他学科一样，控制理论学科的发展水平受到人类技术手段和知识水平的限制。传统的经典控制理论和现代控制理论研究的足线性吋不变系统的控制间题，然而在£）然界和现实生活屮的系统绝人多数都是非线性的，仅凭单一•的分析线性系统的理论来分析非线性系统远不能满足人们对控制系统的研究屮涉及到非线件、魯棒性以及其有柔性结构的系统和离散事件动态系统的要求。因此，在经历了经典控制现论

8、、现代控制理论两个发展阶段后，人工智能的发展促使£1动控制14智能控制发展。智能控制系统是在控制论、信息论、人丁.智能、仿生学、神经生理学及计算机科学发展的基础上逐步形成的一类商级信息与控制系统，强调的足系统对问题能够求解、能够适应环境和任务的变化而T1.还要其有一定的决策能力，从ifij做岀ffl应的、准确的、及时的控制操作。智能控制柯各种形式和各种不同的成用领域，K屮神经网络控制系统是这些年来研究很多也足发展