单神经元PID控制.doc

单神经元 PID 控制一、实验目的 PID 控制器原理。 Hebb 学****规则及其算法仿真。二、实验设备及条件 2. MATLAB 仿真软件。三、实验原理 PID 控制器设计图1 中转换器的输入反映被控过程及控制器设定的状态,如设定为)(ky r, 输出为)(ky ,经转换器后转换成为神经元学****控制所需要的状态量 321xxx、、, 其中:)2()1(2)()()1()()()()( 3 21?????????kekekekxkekekxkekx, , ( *) 图1 单神经元 PID 控制系统结构神经元通过关联搜索来产生控制信号,即 0)()()1()( 31??????kkxkkkuku i ii, ?( 1) 式中, )(k i?为对应于)(kx i的权系数, k 为神经元的比例系数,且 0?k 。 Hebb 学****规则将无监督的 Hebb 学****规则和有监督的 Delta 学****两者结合起来就构成有监督的 Hebb 学****规则,如)()( )]()([kokokokd ijjj ij????(2) 以)(ko i 表示神经元 i 的激活值,以)(ko j 表示神经元 j 的激活值,以 ij?表示神经元 i 和神经元 j 的连接权值。单神经元自适应控制器通过对加权系数的调整来实现自适应、自组织功能,而加权稀疏的调整采用有监督的 Hebb 学****规则, + - + △u z转换器过程 K 1/z 干扰它与神经元的输入、输出和输出偏差三者的相关函数有关,即)()()1()1(krkck iii???????(3) )()()()(kxkukzkr ii?(4) 式中)(kz 表示误差信号,即)()()(kykykz r??,?为学****效率,c, 0??为常数。学****算法规范化处理后为)()()()()1( )()()()()1( )()()()()1( )()()( )()()()1()( 333 222 111 31 1 31 31 1kxkzkukk kxkzkukk kxkzkukk kkk kkxkkkuku d p i i iii i ii ii?????????????????????????????????(5) 式中 k 为神经元的比例系数; i?为积分学****速率; p?为比例学****速率; d?为微分学****速率。四、实验步骤 )()2( 632 .0)1( 10 .0)2( 26 .0)1( 368 .0)(kkukukykyky??????????式中, )(k?为干扰信号; )(ku 为过程输入信号; )(ky 为过程的输出。 2 .在控制过程中,开始加入幅度为 1 的单位节约信号,到第 150 周期开始加入幅度为-20% 的阶跃干扰,在第 300 个周期干扰消失。单神经元控制的各数为 35 . 12 .0???? dipk???, , , MATLAB 下依据整定原理编写仿真程序并调试。 ,运行程序,记录实验数据和控制曲线。五、实验结果 clear all; close all; x=[0,0,0]';xiteP=;xiteI=;xiteD=; % 初始化 kp, ki, kd 随机 wkp_1=;wki_1=;wkd_1=; error_1=0;error_2=0; y_1=0;y_2=0;y_3=0; u_1=0;u_2=0;u_3=0; ts=; for k=1:1:1000 time(k)=k*ts; rin(k)=; if k<150 yout(k)=*y_1+*y_2+*u_1+*u_2; elseif k<300 yout(k)=*y_1+*y_2+*u_1+*u_2-; else yout(k)=*y_1+*y_2+*u_1+*u_2; end error(k)=rin(k)-yout(k); % 自适应 m=4; if m==1 wkp(k)=wkp_1+xiteP*u_1*x(1); %p wki(k)=wki_1+xiteI*u_1*x(2); %i wkd(k)=wkd_1+xiteD*u_1*x(3); %d K=; elseif m==2 wkp(k)=wkp_1+xiteP*error(k)*u_1; %p wki(k)=wki_1+xiteI*error(k)*u_1; %i wkd(k)=wkd_1+xiteD*error(k)*u_