神经网络PID

所需积分/C币:37 2018-06-14 00:14:25 9.83MB PDF
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神经网络PID是计较先进的PID,在工程和学习中的都是非常常见的PID控制运用选择的对象。
目录 第1章数字PD控制…… 1.1PID控制原理… 唱山 (1 12连续系统的模拟PID仿真 2) 121基本约PD控制… ▲■看■■晶。甲■晶山■司甲甲甲 〔2) 1.2.2线性时变系统的PD控制… ··44..aF444甲·甲即+4甲·日日 7 3数宇PID控制…… rr(10) 1.3.Ⅰ位置式PD控制算法 ■4■ 甲各即甲幽■ 、10) 132连縯系统的数字PID控制仿真……………………………………(l1) 1.3.3离散系统的教字PID悴制仿貞 6 134增量式PD控制算法及仿真 L看斗■■通昌 3) 1.3.5积分分离PID控制算法及伤真 25 1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真“ 1.3.7悌形积分PID控制算法 ad4a44h4甲·甲h·q山山山bh日A■晋吾早■■■吾晋 13.8变速积分PID算法及仿真 ■血鲁會l會■甲■■PP■■ ]3.9滤波器的PD控制仿真… 郾L着■■凸■ B:唱 …………(36) 13.10不完仝微分PD控制算法及仿真……… ………43 13.11微分先行PD掉制算法及仿真… ………….(47) 13.12带死区的PID控制算法及仿真… ……51 13,13于新馈补伴的PID控制算法及仿真… 55〕 1.314步进式PD控制法及仿真…… :hvP白44■■h血bkb444■b■即4↓上即■即↓4k甲日日■口馨卩日■ 3.5PID控制邸方波啊应 4·::日4··甲 ……61) 1.3.16—种离散微分-娘琮器 ▲看4↓-▲山亠;看■q▲-Lp郾着看着atsb4晷甲■m山ppm要■ 65 第2章常用的PD控制系统 ……7I) 2.1单回路PI控制系统 (71 2,2串级PD控制 kd■■血b●■q ………"*:17) 2.21串级PD銮制原 …………………·(71〕 2,2.2仿真程序攴分析… ………………….(72 2.3纯潸后系统的大林控制算法 …76) 2.3.1人林控制算法原理………………………………(76 3.2仿真程序及分析 1·圆P甲』血自日■鲁■血省■唱 pp看@看 ■聊■如■■↓■■■■■■■PP翟q冒■q■「日曾日" 76〕 24纯潸后系统的Suih控制算法… 78 241连 Smith预借控制 ■b 479) 242仿真程序及分析………………………………""(80) 24.3数字Sith预佔控制 244仿真稈斥及分析 …"…M………:……(81 25基于 Ziegler- Nichols方法的PI整定 25.1连续 Ziegler- Nichols方运的PD整定 …;……………(8 2.52仿真程序分析 ■口■■■■■■『冒■冒 253离散 Zieyler-Nichuls方法的PD整定…(89 254仿真社序及分析……………………… L争T ………(90 第3章专家PD控制和模糊PD控制 3.1专家PD控制 血号■日甲甲平曾甲甲曾4平自自 ■■■■■■■會斷音·『? 31.1专家PID空制原珥 ■口d1■■ 4………………(94 3.1.2仿真程序及分析………………………""""(95 3.,2一个典型的模糊控制器的设计 自血口口,■山口ddp 3.2.1模糊控制的基本原 102 3.2.2模糊控制器改计步赚 3.23模糊控制器设计实例…… 106〕 3.24模糊控制位貿跟琮…… 0 3.3模猢白适应整定PU控制…… ■d占▲二1■■甲甲■■P?口 1i5 3.3.1模耨白适应整定PID控制原理… IIS 33.2仿真程序及分析……………………………"…t…r………(18 34模糊免PID控制算法…………… 129p 34.1模糊兔疫PID控制算法原理… 』〓人▲▲晶亠■禮看。國郾4甲。即L幽血司■血 342仿真程序及分杯 甲■罩■』■■■■■■ 35基丁 Sugeno的模控制 a4!(134〕 3.51 Sugeno模糊模型…"……"r 日ar 134 352 Sugeno模糊模聖的建 135〕 353基于Suga的倒立摆模樹控伟 (137〕 3.6基于控制规则表的模糊PD控耑…………… 4日甲早! 146 36.1模湖控制器的原埋 b■■dq山▲b血晶亠■卜lb冒q即甲41号曾「甲 (146 36纺真程序及分析∵1… 白■血t …(146 第4章裨经PD控制 (153〕 41基于单神经元网络的PTD智能控制 h■■■4甲■鲁昏b量冒冒 (153) 4.1.1几种典型的学习规则 …………s…(153 4.1.2单神经元目逗应PD控制 ……(153 413改进的单神经自适应PD控制… (154 4.14仿真程户及分析 44■444.A·44日血‘日4日P中 (154 41.5基于一次型性能指标学y算法的单神经元自适应PID控制… (158 416仿真程序及分析……… ■■■■■■■1個■冒q!早?r 159 4.2基于BP神经网络整定的PID控制… …(162 42.1基于BP神经络的P整定原理… …(162 I 422仿真程}炊分析… 165 4.3葚于RB神经网络整定的PID控制 (i17) 4.3.1RBF神经网终模开 ■■贔山l■口亻昏昏早■4I■■■b■昏昏b■■■■■■4订昏■■矗山■昏■■冒罾山山■昌卜晋鲁日订订■■山白■■h晶鲁 170〕 4.3.2RBF刈终PID整定原………",…"…,…(L72 3仿真程序及分析 44基于RBF神经网络辨识的总神绎儿PID模型参与自适应控剂 178 44.1神经网快型参考日适应控制原理 178 44.2仿其理序及分村………… |78 45基于CMAC(神经网络)与PID的并行挖制 183 45,1CMAC概 183 4.52一和共型CMAC算法反其仿真… 184 453仿貞稈序及分析… L■幽■自PpP■·q早早音日1·b日·鲁"h"r宁 186 4.54CMAC与PID复合锉制算法 l88 4.5.5仿寰桯序姣分析… L89 46CMAC与PID并行控制的 Simulink真… 4.6.] Simulink仿真方法 d●司 …………3193) 46.2仿真程序及分析… 】93) 4.7基于 Hopfield刚络的PID模型参考自适应控制 ▲L■LL■ 唱■■画 197 47.l系统擂述 ·甲d血司日:晶■甲■}严平■斷 197) 7,2基于 Hopfield络的控制器优化 〔198 173仿和序及分析 l■■?曾 48基丁模糊RBF网络整定的PID控制 ,·sa,▲白ab白番b■量I■bhp甲中西4d■罪罩甲罩日日"日日·F"宁rr 203 4.81模糊神经网络结构 血■自血即●即 203) 482仿真程序及分析 205 第5章基于邊传算法整定的PD控制 (210) 5.1避传算法的基本原理… (210) 5.2遗传算法的优化设计 〔211) 521遗估算法懈构成要素 …,,"………………t…(211) 522遄传算江的应用骤… 211) 53遗传算法求函数极大值 普■甲平血日■■ 212 531二进制编遄传算法求函数极大值 212 5.32仿真程序… 昌白昌■口■吾『■↓P■ ……………(214 5.33实数编码遗传专算法求函数极大值 着↓1■自自 P·4■■■日↓■■甲中■昌"日 216 534仿真程序 218 54基于遗传算法的PID整定 220 54}基于遗传算法的PID整定原理…… …………1(221 542基:实数编码遗传算法的PD整定… (223) 54.3仿真栏序………… 24 544荘于二烂制吗陞传算法的HD定…………“”… 228 545仿总科序……………929) 46基于自适应在绽遗传算法整定的PD控制…*……… (233 54.7仿真程序… 235) 5.5基于遗传算法摩擦機型参数辦识的PID槔耑…………… 239 551辨识原理及仿真实例… 39 552仿烹栏……-… ■■L會口■■ 241〕 第6章先进PD多变量控制 上■■口自p■ at甲q司p 247) 6.lPID多变量控制… ……(247 61.1PD控制原理…… 247 612仿真程序及分材… n--〔247) 6.1.3多变量PID控制的 Simulink真………… 〔250 62单神经元P控制 r费中自冒T平· 〔254) 621单神经元PID控制原理 昏昏_甲甲甲4冒血幽自血即自目q■ (254 622仿真程序及分析… h‘.b↓b晶通L■幽山■■』41■P■自PP■q冒可平■■ 623多变星单神经元PD控制的 Simulin仿真 258 6.3甚于D)RNN神经网络整定的PD控制……… 口r卜F4甲B十+4早F甲 263 63.某于DRNN神经网络参数自学习PD控制原埋 y4+4aq:b止b吾即日↓吾 632DRNN神经网络的 Jacobian信息辨识 265) 63仿真程序及分析… 鱼山自■■ 266) 第7章几种先进P|D控制户法 275 7.1其于千扰观测器的PID掉制… (275) 71,1千状就泱器设计原理…… 聊■··■■■上■1俨4r十■■』画晶 〔275 71.2连续系统闩控制仿真 n如41■唱q冒甲P■血自自自血即 277 713离散系统约控制仿真 ·≌a·s·▲aab=b4■■■ψ ……(279 72非线性系统的PID鲁棒控制…… T■【即q■■日■■ 284) 7.2.1基于NCD优化的作线性优化PD控制… 〔284) 7.22基于NCD与优化函数结合的非线性优化PD控制…… 286 7.3一类非线性PI控制器设计…… 中命■p■■■p晶 (288 73,1非线性控制器堤计原理 73,2仿真程序及分析 ■昏昏晉■P ■鲁■ 289P 74基于重复控制补偿的高精度PID掉制…… m■4p■■d▲b·血幽西血t普肀1『T曾·" 〔294 74.1重复控制原理 294 ■■d【 742基于重复控制补偿的PD控剀 743伤真程序及分析…… +A4 (295 75基于零相差前馈补偿的PD控剃 ……(300 7.5]零相差控制原理… 唱4即幽自t血■1「 (300 7.52基于零相前馈补偿的PD掉制… b如面rv甲+↓早4■qqa●q 753仿真程序放分析 …+(302 班· 76基于卡尔曼滤波器的P控先 …………(314 76.1÷尔曼滤波拌原进 十十看bb 314 762仿真程序及分析 3|5 763基丁卡尔曼波器PID护制 ■山白··b■b4■↓↓b·郾lL■■■司■甲甲■■b■喝d罩d■罪■罩■ 320 7.6.4伪程序反分析 ■■■■ 321 77单级倒立拦PID控们… b山·Lb司d■4p罩司昌■■■■■■■■■■■『■■?L冒■■■ 32 77l单级倒立摆建模 77,2单级倒立摆制…… 山遇↓↓■郾郾■■甲甲.甲 〔32 7.7.3仂真程序及分析 325 78吊-双摆系统的控制 …….630 7.8.1吊车双摆系统的建模 ………(330 7.82吊个-戏摆系统的貞 331 9基于 Anti-windup的PD控制……… ■■■■■■"TP『 336 79 Anti-windup的基本原到 336 792仿貞程序分析…… 卜昏P■,P■ 337 710基于PD增白适应调节的模型参考自适立控制 343 710.1挖制器竹设计…………… ■■甲■■音鲁鲁"■看 rr…·(343 l0.2稔定怍分析 …………(344 7.14.3仿息程序及分析 晶善郾■郾■.■自口自4甲q■1 ■■■b■■ 345 第8章灰色P|D控制…… 349 81灰色控制原坦… ■LL口 〓■如画山昏晶卜晋1P甲号冒mP●·“■即■口■p 349 8].]牛成数列… ▲〖■聾着看4甲■ …r--…-(349) 8.1.2GM模型…… 』■昏昏■■甲■·“I』■444聊甲罪■■■■■■ 1350 82T扰信号的灰色估计… ■■■』_■■■■■·P 82l奴色佔计的理论苹础 【【■ 350! 822仿真实例 聊■■■d鲁■4■■ 353 8.3灰色PID控制 355 83]灰色PID控制的坤论基础 ■■■ 832连续系统灰色PT掉… 356 833仿太程序分析 〔358〕 84离散系统灰色鬥D控制 〔362〕 8.3.5仿熹程序攴分析…… a甲p==自自p4→甲日d·日日甲甲即_·4日甲甲自 〔363 84灰饣PID的位置跟跡 平甲昏日:44_啁甲日t (367 84.L连续系统灰色PD位置跟踪 367 842仿真程及分析 8.43离散系统灰色PI位置跟踪 n口4聊sa女14甲"=:::=·-4bt 372) 8,44仿打程序及分析 b■4I■血血自1■ 〔374〕 第9章伺服系统PD控制 4378 91基于 Lugre摩擦模型的PID控制… ■+"■日日■由·■目■■p甲斷 78 IX 9].1付服系统的摩擦现象 …:…(378 9!2伺服系统的Lure摩擦楨型…… ■■露■郾郾看着着■通【画 378 9]3仿真程序分 .379 9,2基于 Stribeck摩擦模型的PD控制 384 9,2.] Stribeck摩擦模型描述… B99.99= ■■口口■■■■■■ …(384 92.2 典州何服系统述 ………385 923仿真栏序版分树 385 93何脹系统二环的PD控制…………………………………………………(3% 93.]伺脹系统三坏的PID控制原理… ……………(96 9.3.2仿其积序分杖 39 94二屢量伺服系统的PID控制…… 甲甲鲁■ 94]质量伺服系统的PID粹制原理……… 〔42) 94.2仿真程序及分"… 号甲甲 晶山晶二■■▲▲LL画■■■■口■■ 403) 9.5伺服系统的模以PI+数字前馈痉制 由山血血■■■■血■■個『『個l 407 951何胶系统的模拟PD+数字前馈锉制原… 407) 9.52仿真程序及分析 ■■■■山▲·I■凸山画D4P甲普严平■血 408) 第10章机番人的PD控制 ■·■■山d血昏昏卜個量■■■ 10.1确定性唯栲机械手的PD+前馈控制 a4II看4F4=a··4DD 41 101.1单臂机械手的运动方程 血4b山西■■1■■平昏昏量1甲日甲自■ p■■■ 411) 10.⊥2控制器的设讠 ↓看4亠LL郾着看甲甲↓■ (411 101.3仿真程序及分析 TT T ■■口·晶白·■d■ ………(411) lU.2不确定性单劈机槭手的PD+前馈控… 416 1021不确定性单杼机械手的运劢方程 ………2416 10.22仿真程序及分村 417) 10.3不确定性单皆机械手的PD鲁棒制 (4l9 10.3.!制器设计…… 聊■■■■■h血▲西■鲁↓【1订■■ ……(419 10.3.2稳定性分析 419) 1033仿真程序及分析……… d血q■dp即唱看q■ (422 104其于PD的N关节机器人控制 425) 104lN关节机器人运动方 426) 1042PD控制… ……………………(426) 1043PD掉制+前儉控制… 426) 1044PD控+修正前馈控制 bb山山啬■■■着P4普甲■■自当p 426 104.5仿真程序及分析 鲁_■■■昏·日 (426 10.5机器人的鲁棒自适应PD掉制 〔431 10.5.1机器人动力学模型及其缙构特性 看唱看中甲■『■ A4C43 105,2掉制器的设讨 ■■■画看■■■司甲■ 4432 10.53仿真序发分… 436 第11章PD实时控制的C++语言设计及应用 449 111M语言的C++转化……… 暴I■■ L山郾 449〕 l12葚于C+-的三轴飞行模拟转台伺服系统PID实时控先 452 12.控制系統构成………………………… 甲*即b4日4·甲·1·44甲. 452 11.2.2时粹制程序分析 ……,:::1:453 11.2.3仿卖程及分析∵* 了斗5 参老文献 469 XI 第1章数字PID控制 自从计算机进入控制领城以来,用数字计算机代替模拟计算机调节器组成计算机控制系 统,不可以用软件实现PID粹制算法,而且可以利用计算机的逻辑功能,使PID控制更加 灵活。数宁PID控制在生产过程中是一种最普遍采用的控制方法,在机电、冶金、机槭、化 工等行业中获得了广泛的应用。将偏差的比例(P)、积分(Ⅰ)和微分(D)通过线性组合构 成控制量,对被控对象进行控制,故称PID控制器。 1.1PD控制原理 在模拟控制系统中,控制器最常用的控制规律是PID控制。模拟PID控劁系统原理框图 如图1-1所示。系统庄模拟PD控制器和被控对象组成 比B R WOLT 分 被整时象 积分 图1-]模拟PID控制系统原理框图 PD控制器是一种线性控制器,它根据绘定值mn()与实际输出值you()构成控制偏差: error(t)=rin(r)-yout(t 11 PID的控制规律为: Terror u(t)=ku error(r)+ error(t)dt t 1.2 dt 或写成传递函数的形式 UC 十f EsK 式中,k一比例系数;—积分时间常数:T徽分时间常数。 简单说来,PLD控制器各校正环节的作用如下: 比例环节:成比例地反映控制系统的偏差信号eror(门),偏差一旦产生,控制器立即 产生控制作用,以减小偏差。 (2)积分环芒:主要用于消除静差,提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时 间常数罚’T越大,积分作用越弱,反之则越强 3)微分环节:反映偏差信号的变化趋势〈变化速率),并能在偏差信号变得太大之前, 在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。

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