基于DSP NNC-PID的電液位置伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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有監(jiān)督的Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則，通過(guò)對(duì)權(quán)系數(shù)的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、自組織功能，控制算法和學(xué)習(xí)算法如式(10)和式(11)所示。
根據(jù)有監(jiān)督的Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則，權(quán)系數(shù)按式(12)～式(14)規(guī)律調(diào)整如下：
式中，K為神經(jīng)元比例系數(shù)，ηI、ηP、ηD分別為積分、比例、微分的學(xué)習(xí)速率。
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為兩部分，使用Labview編寫的PC機(jī)程序和用C語(yǔ)言編寫的DSP程序，其中PC機(jī)的程序用來(lái)顯示和處理DSP發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，并向DSP發(fā)送指令及調(diào)節(jié)參數(shù)。
DSP的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是在CCS2000的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)下采用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)和編寫，采用自頂向下的設(shè)計(jì)思路，按功能劃分軟件模塊，系統(tǒng)軟件如圖5所示，主要由初始化模塊、故障診斷、USB通信模塊、機(jī)械手NNC控制學(xué)習(xí)模塊和機(jī)械手NNC-PID控制模塊等組成。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162904.htm
5 試驗(yàn)結(jié)果
對(duì)電液位置伺服機(jī)械手系統(tǒng)首先采用常規(guī)的PID控制，利用Ziegler-Nichols方法整定PID參數(shù)，即控制系統(tǒng)在純比例控制下，調(diào)整比例增益，使系統(tǒng)達(dá)剜臨界穩(wěn)定，記錄這時(shí)的增益ku和臨界振蕩周期Tu，即可確定PID的參數(shù)，即：kp=0．6Tu，kI=0．5Tu，kD=0．25Tu，最后確定比例、積分、微分系數(shù)分別為：kP=1．02，kI=0．024，kD=0．006，這時(shí)系數(shù)的位置階躍跟蹤響應(yīng)如圖6所示。在同等情況下，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NNC-PID控制方法對(duì)電液位置伺服機(jī)械手系統(tǒng)進(jìn)行控制，取NNC的初始權(quán)值為PID的調(diào)定值，即：v1(0)=1．02，V2(0)=0．024，V3(0)=0．00 6，為了保證迭代的穩(wěn)定性，限制權(quán)值的迭代范圍：0．1≤v(1)≤1．3，0．001≤v(2)≤0．06，0．001≤v(3)≤5，這時(shí)系統(tǒng)的位置跟蹤響應(yīng)曲線如圖6所示。通過(guò)對(duì)比可以看出利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NNC-PID方法，由于具有學(xué)習(xí)能力，使系統(tǒng)很快收斂于位置穩(wěn)態(tài)值，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NNC-PID控制由于能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整PID參數(shù)，使系統(tǒng)的控制性能得到提高，同時(shí)對(duì)參數(shù)時(shí)變表現(xiàn)出良好的魯棒性，很好地解決了液壓系統(tǒng)的非線性和參數(shù)時(shí)變問(wèn)題。
需要注意的是，神經(jīng)元比例系數(shù)K的選擇對(duì)系統(tǒng)的控制性能影響最重要，過(guò)大或過(guò)小都將導(dǎo)致系統(tǒng)性能變差，甚至不能實(shí)現(xiàn)自尋優(yōu)和自適應(yīng)。而ηP、ηI、ηD對(duì)系統(tǒng)的性能影響體現(xiàn)在學(xué)習(xí)速度的快慢上。
6 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)分析電液位置伺服機(jī)械手運(yùn)行調(diào)試的特點(diǎn)及其對(duì)控制器電路的要求，采用一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NNC-PID控制器的PC機(jī)+DSP的控制方案，對(duì)電液位置伺服PC機(jī)+DSP控制系統(tǒng)硬、軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并詳細(xì)分析了硬件各控制子系統(tǒng)的功能、特點(diǎn)及制版要求，說(shuō)明了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NNC-PID的控制器軟件設(shè)計(jì)過(guò)程以及軟件的編制和調(diào)試。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室對(duì)比運(yùn)行說(shuō)明，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NNC-PID控制器的電液位置伺服機(jī)械手PC機(jī)+DSP控制系統(tǒng)的控制效果良好，控制器工作可靠，并且參數(shù)調(diào)節(jié)方便。
評(píng)論