[發(fā)明專(zhuān)利]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆辨識(shí)與自適應(yīng)PID的聲參量陣控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210576357.5
• 申請(qǐng)日: 2012-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103105773A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳敏;楊天文;趙亮;張力文;劉星
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B11/42
• 分類(lèi)號(hào): G05B11/42
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆辨識(shí)與PID自適應(yīng)控制的聲參量陣控制器設(shè)計(jì)方法，其基本特征在于設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法包括如下步驟：?

(1)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逆模型；在訓(xùn)練前首先要考慮對(duì)象的可逆性，系統(tǒng)在某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)可逆的充分必要條件是在此鄰域內(nèi)存在相對(duì)階α。參量陣系統(tǒng)的“Berktay遠(yuǎn)場(chǎng)解”的數(shù)學(xué)模型是：

E(τ)＝1+mf(τ)?

式中的E(τ)為調(diào)制包絡(luò)函數(shù)，輸出函數(shù)p(τ)對(duì)時(shí)間τ求兩次倒數(shù)后，函數(shù)即含輸入f(τ)，故函數(shù)相對(duì)階是2，系統(tǒng)可逆。確定系統(tǒng)可逆后就可以利用現(xiàn)有聲參量陣系統(tǒng)做實(shí)驗(yàn)時(shí)收集到的數(shù)據(jù)，整理之后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行逆模型辨識(shí)了。具體方法是將系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行互換，然后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法進(jìn)行訓(xùn)練的到對(duì)象的逆模型。?

(2)確定基于BP網(wǎng)絡(luò)的PID控制器結(jié)構(gòu)；本發(fā)明提出的自適應(yīng)PID控制器包括兩部分，一部分是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，另一部分是PID控制器。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)系統(tǒng)反饋回來(lái)的信號(hào)使用BP算法對(duì)PID控制器的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，若輸出的信號(hào)不是期望信號(hào)，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就通過(guò)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值來(lái)控制PID控制器的三個(gè)輸出(比例部分、積分部分和微分部分)，直至系統(tǒng)輸出信號(hào)達(dá)到最優(yōu)。其控制算法歸納如下：?

①確定BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，即確定BP網(wǎng)絡(luò)輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)M和隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)Q，并且給出各層加權(quán)系數(shù)的初值和選定學(xué)習(xí)速率η和慣性系數(shù)α，且此時(shí)k＝1；(其中M和Q的值由系統(tǒng)的復(fù)雜程度決定，j表示網(wǎng)絡(luò)輸入層、l表示網(wǎng)絡(luò)隱含層、i表示網(wǎng)絡(luò)的輸出層)?

②采樣得到rin(k)和yout(k)，并計(jì)算該時(shí)刻誤差error(k)＝rin(k)-yout(k)(其中rin(k)為該系統(tǒng)第k次的輸入，yout(k)為系統(tǒng)第k次輸出)?

③計(jì)算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NN各層神經(jīng)元的輸入、輸出，NN輸出層的輸出即為PID控制器的三個(gè)可調(diào)參數(shù)K_p，K_i，K_d；?

④根據(jù)經(jīng)典增量式數(shù)字PID的控制算法公式如下?

u(k)＝u(k-1)+K_P(error(k)-error(k-1))+K_Ierror(k)+K_D(error(k)-2error(k-1)+error(k-2)?

計(jì)算PID控制器的輸出u(k)；?

⑤進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，在線(xiàn)調(diào)整加權(quán)系數(shù)和實(shí)現(xiàn)PID控制參數(shù)的自適應(yīng)?調(diào)整；(其中為輸入層加權(quán)系數(shù)、為隱含層加權(quán)系數(shù))?

⑥置k＝k+1，返回步驟①。?

(3)以輸入r(k)、y(k)和誤差e(k)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID系統(tǒng)的BP網(wǎng)絡(luò)的輸入來(lái)對(duì)步驟2中的參數(shù)K_p，K_i，K_d進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此完成復(fù)合控制的設(shè)計(jì)方法。?