[發明專利]基于神經網絡二維伺服閥步進式電-機械轉換器的控制方法

在審

• 申請號: 201910043420.0
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109739080A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 李勝;孫沖沖;黃鐵隆
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.一種基于神經網絡二維伺服閥步進式電-機械轉換器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

(1)、采集輸入信號θ_i(t)和轉子實際角位移信號θ(t)，計算偏差信號e；

(2)、構建單神經元PID控制器，單神經元PID控制器是將PID控制規律融入神經網絡的一種新型控制器，通過對加權系數的調整來實現自適應、自組織功能，控制器的輸出u(k)的表達式為：

式中：x_i(k)—控制器輸入信號，w'_i(k)—權值系數，K—比例系數，k—采樣序號，x_i(k)的表達式為：

權值系數w'_i(k)的調整是按有監督的Hebb學習規則實現的，其表達式為：

式中：η_P、η_I、η_D—學習速率；

比例系數K是按一種非線性的變速控制進行調節，K值根據輸入誤差的絕對值自動調整，其表達式為：

式中：K_b,K_a—比例系數的上下限，n_b,n_a—比例系數上下限對應的偏差值，比例系數的上下限和偏差值的上下限根據設計空間搜索方法確定，其步驟為：

首先，選取角度幅值的1/2作為n_b的初始值，選取角度幅值的1/10作為n_a的初始值，并固該組初始值，調節K_a,K_b，確定穩態誤差與K_a,K_b的關系，確定K_a,K_b的最優解；

然后，固定上步中的K_a,K_b的值不變，調節n_a,n_b，得到穩態誤差與n_a,n_b的關系，確定n_a,n_b的最優解，最終確定該表達式的最優參數。

(3)、根據所述偏差信號和單神經元PID控制器得到輸出信號u(t)，輸出信號u(t)加前饋補償θ_i(t)，得到理論磁場角位移信號θ_m(t)，并對理論磁場角位移信號θ_m(t)加以限制以保證失調角在半個齒距角范圍內，其表達式為：

|θ_m(t)-N_rθ(t)|＜π (6)

式中：N_r—步進電動機齒數；

(4)、根據理論磁場角位移信號θ_m(t)進行電流分解，得到相應繞組所需的理論控制電流；

(5)、采集各相繞組實際電流，根據所述理論控制電流和實際電流，計算各個繞組的電流偏差信號；

(6)、根據所述電流偏差信號和單神經元PID控制器，輸出各相繞組的PWM信號，PWM信號控制電機驅動電路，產生相應的電流信號，變化的電流信號形成旋轉磁場，從而控制電機轉子的轉動。

2.根據權利要求1所述的基于神經網絡二維伺服閥步進式電-機械轉換器的控制方法，其特征在于：所述步進電機為兩相混合式步進電機，兩相電流的相位差為90°，電流分解的表達式為：

式中，i_a(t)、i_b(t)—兩相理論控制電流；

I_m—步進電動機繞組電流幅值。