一種基于離散系統(tǒng)改進單神經(jīng)元的pid整定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于離散系統(tǒng)改進單神經(jīng)元的PID整定方法。在控制系統(tǒng)處在動態(tài)時，采用比例系數(shù)自適應的單神經(jīng)元PID控制器，單神經(jīng)元比例系數(shù)完全受控于輸入輸出之間的誤差，這樣單神經(jīng)元PID的參數(shù)就完全由系統(tǒng)自動整定，無須再人為取值；單神經(jīng)元PID由于穩(wěn)態(tài)效果差，因而在系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)后，采用積分增益 Ki 自適應的常規(guī)PID，改善穩(wěn)態(tài)性能，積分增益參數(shù) Ki 也將完全受控于被控對象的輸入輸出誤差。本發(fā)明提出的方法所有參數(shù)都是自動整定，并且該方法魯棒性高，不會隨著被控對象老化、受損，使得控制效果變差，且本方法在干擾來臨時，參數(shù)會自動調(diào)整以減小干擾對控制系統(tǒng)的影響。
【專利說明】一種基于離散系統(tǒng)改進單神經(jīng)元的PID整定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種離散系統(tǒng)PID參數(shù)整定方法，尤其是一種基于離散系統(tǒng)改進單神 經(jīng)元的PID整定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 公知，PID控制器廣泛的應用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)，其控制效果好，結(jié)構(gòu)簡單。在 離散系統(tǒng)中，PID的參數(shù)整定主要是針對比例增益命（Proportional Gain)，積分增益 (Integral Gain)和微分增益U (Derivative Gain)。目前，對于這三個參數(shù)的整定還是 憑經(jīng)驗人為整定，雖然也能取得很好的效果，但是對于非專業(yè)人士和入門人士來說，參數(shù)整 定并非是一件容易的事。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，一些PID參數(shù)自適應整定的方法開始 被人們關(guān)注，其中單神經(jīng)元PID控制器結(jié)構(gòu)相對簡單，具有參數(shù)自學習的功能，魯棒性高的 優(yōu)點，其控制原理可以表述為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于離散系統(tǒng)改進單神經(jīng)元的PID整定方法，其特征在于：結(jié)合比例系數(shù)自適 應的單神經(jīng)元PID算法與積分增益自適應的常規(guī)PID算法，通過判斷系統(tǒng)輸入減去系統(tǒng)輸 出的系統(tǒng)誤差與給定值的大小，在控制系統(tǒng)處在動態(tài)時，采用比例系數(shù)自適應的單神 經(jīng)元PID算法；在系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)后，采用積分增益自適應的常規(guī)PID算法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于離散系統(tǒng)改進單神經(jīng)元的PID整定方法，其特征在 于：該方法具體實現(xiàn)步驟如下， 步驟soi:初始化比例增益命，積分增益心，微分增益扮和單神經(jīng)元比例系數(shù);I的取 值，其中，命與u均取一極小值，與;!均取一不為〇的任意值； 步驟S02 :設(shè)定系統(tǒng)輸入減去系統(tǒng)輸出的系統(tǒng)誤差￠(?的切換值，即給定值，以便于區(qū) 分系統(tǒng)運行狀態(tài)； 步驟S03 :啟動控制系統(tǒng)，并實時的檢測系統(tǒng)輸入減去系統(tǒng)輸出的系統(tǒng)誤差; 步驟S04 :判斷系統(tǒng)誤差￠(?是否大于給定值,若￠(?大于給定值,則選擇比例系數(shù)自 適應的單神經(jīng)元PID算法；否則，選擇積分增益自適應的常規(guī)PID算法； 步驟S05 :將步驟S04改進的單神經(jīng)元PID的輸出作用于被動對象，并將被動對象的輸 出反饋至步驟S03,繼續(xù)檢測系統(tǒng)誤差從而使得系統(tǒng)處在閉環(huán)控制之中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于離散系統(tǒng)改進單神經(jīng)元的PID整定方法，其特征在 于：所述步驟S04中，所述比例系數(shù)自適應的單神經(jīng)元PID算法的具體實現(xiàn)如下 ： 步驟Sll :讀入比例系數(shù)^的初值； 步驟si2:讀入系統(tǒng)誤差貧并將此時的系統(tǒng)誤差延時一個采樣周期得到 i(k~ 1)； 步驟S13 :根據(jù)如下公式計算第一次修正的比例系數(shù);!,并將該;i值反饋至步驟S12, 作為我Ic-I)的值；
其中，I：代表迭代次數(shù),Sp代表符號函數(shù)，比例系數(shù)又完全受控于輸入輸出之間的誤 差?),若前次系統(tǒng)誤差βφ-1)比后次系統(tǒng)誤差 大時,使得又值增大,而增大量的多 少，受控于前后系統(tǒng)誤差的比值； 步驟S14 :計算比例系數(shù)自適應的單神經(jīng)元PID的輸出； 步驟S15 :將比例系數(shù)自適應的單神經(jīng)元PID的輸出作用于被控對象上，并重復執(zhí)行步 驟 Sll?S15。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于離散系統(tǒng)改進單神經(jīng)元的PID整定方法，其特征在 于：所述步驟S04中，所述積分增益自適應的常規(guī)PID算法的具體實現(xiàn)過程如下： 步驟S21 :讀入設(shè)定的積分增益初值； 步驟S22 :讀入設(shè)定的命和U的值,并讀入系統(tǒng)誤差?),將此時的系統(tǒng)誤差延 時一個采樣周期得到 步驟S23 :根據(jù)如下公式計算第一次修正的積分增益Ζ/，并將該值反饋至步驟S22， 作為￡雄-1)的值；
其中，it代表迭代次數(shù),sP代表符號函數(shù),積分增益參數(shù)心'完全受控于被控對象的輸 入輸出系統(tǒng)誤差￠(?; 步驟S24 :計算積分增益自適應的常規(guī)PID的輸出； 步驟S25 :將積分增益自適應的單神經(jīng)元PID的輸出作用于被控對象上，并重復執(zhí)行步 驟 S21?S25。
【文檔編號】G05B11/42GK104391444SQ201410750241
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】楊明發(fā), 趙參, 康榮波 申請人:福州大學