一种模糊神经PID控制器的设计

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1、2008年7月第36卷第7期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSJul．2008Vol。36No。7一种模糊神经PID控制器的设计齐建玲，李叶紫，蔡文龙(北华虢天羔业学院，河北癔坊065000)摘要：掇蹴一种新喇的模糊神经PID控制器，分析了其结构缗成和基本性能。仿囊结果表睨，这种模糊神经PID算法的学习速度明艘快于常规的BP算法．而且其控制繇统具有较好的动态性能。关键词：模糊神经PID控制器；BP算法；动态性能中图分类弩：TP273．4文献标识码：B文章编号：1001—3881i2008)7—329—2誓heDesignofaFuzzy

2、NeuralPIDControllerQIJianling，LIYezi，CAIWerdong(NorthChinaInstituteofAstronauticEngineering，LangfangHebei065000，China)Abstract：AnewfuzzyneuralPIDcontroUerwaSpresented．it’sstructureandperformancewereanalyzed。Theresultsofsimu—lationshowthatthelearningspeedoffuzzyneuralPIDcontrolalgo

3、rithmisfasterthantheconventionalBPalgorithm，andthefuzzyneu-ralPIDcontrolsystemhasagooddynamicperformance。Keywords：FuzzyneuralPIDcontroller；BPalgorithm；Dynamicperformance0引言常筑三绦模糊控裁器有三个输入变量，怒一释典型PID型控制器。由于校难褥到其准确的控制规则，而且其控制规则数较多，将占据大量的内存空间，且推理过程比较费时，所以通常很少被应用。为了弥补三维模糊PID控制器的缺点，丽不影响

4、其控制性能，哥将三维模糊控翻器分解或魏个二维鳇摸糊控制器，这样控翩规则数将大大减少，但控制器参数整定眈较困难。为了改变这种状况，作者曾提出一种豳整定量化因子的模糊PID控制器，解决了参数整定问题，却又增加了薪的参数，这些参数的取值要通过宓验的方法来确定，搡作起来比较麻鼷。鉴于上述情况，本文作者提出一种模糊神经PID控制器，参数的整定完全依熊计算机来完成，省去了实验的过程，提高了效率，也提高了控制器的性能。1模糊神经PID控制器的绥构分析l。l模糊PID控镁器的结秘模糊PID控制器的结构椴图如图1所示。网1模糊PID控制器的结构图这里：u=鼯七X^edt÷K

5、t,e其中：雒=丽Kp!Ka五,+石Kf,o瓦Ke(2)Kf=忑ptl譬e(3)K。=簏(4)鼗=may,．(墨

6、e(k)

7、，K扣{ae(磊)

8、)分析式(2)、(3)，两式中都禽有爱辨项。当鬏掰增加时，B随着增加，比例控制作用增强，控制器的响应速度加快，对控制有利；惭随着xP，增加时，必，也随着增大，即积分作用增强，放系统的阻尼减弱，稳定性变差，对控铡不利。爱之，兰趸。藏小时，酢随着减小，眈铡控制作用减弱，控铡器的响应遂度减慢，对控制不利；但随着K川减小，K，也随着减小，即积分作用减弱，故系统的阻尼增强，提高了系统的稳定性，对控制有利。这样就如现了矛盾，如

9、何勰决这一矛着昵?可敬采震自整定跑镄、量讫医予懿方法来调整岛、麓的大小。这样可以解决参数整定问题，但又增加了新的参数，这些参数的取值要通过实验的方法来确定，操作起来比较麻烦。1．2模糊神经PlD控制器的结构蚕2摸攒狰经PID控裁器憋缮籀整收稿日期：2008-03一11作者简介：齐建玲(1967一)，女，汉族，河北省唐山市入，北华航必工业学院电子工程系副教授，硕士，主要研究方向为诗算机仿真、摸糕掇剿。电话：0316-2083905，E—mail：qjl67@163。coin。机床与液压第36卷用具有线性激励函数的单个神经元来实现参数K，，和K，。的整定，即构

10、成一个模糊神经控制器，其结构框图如图2所示。图2中的权值埘。、加：分别与原来控制器中的KⅣ和K，。相对应，此时输出表达式变成如下的形式：“=Ⅱl彬1+“2埘2(5)2模糊神经PID控制器的性能分析在智能控制中，参数的在线自适应是一个重要的问题。为了研究在线自适应问题，这里采用如图3所示的控制系统。为分析问题方便，图中的参考模型采用带死区的二阶系统，其传递函数为：叫2e—r^IG(s)=丁i≥了(6)图3模糊神经PID控制系统控制系统的控制目标是通过调整控制参数使目标函数E。为最小，邑：÷[儿(f)一，，(f)]2：了1。：(t)(7)这里采用传统的BP算法

11、来调整权值，为了使学习速率足够大，又不易产生振荡，采用具有阻尼项的