基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)PID控制的智能衣架

張允碩 姜正義 甄海鋒

摘要：在智能遮雨平臺中，利用減速電機和舵機協(xié)調(diào)搭配伸展遮雨布，良好的遮雨性能是其在同類產(chǎn)品的競爭根本，傳統(tǒng)的控制算法難以對復(fù)雜的天氣環(huán)境及時作出良好反應(yīng)。針對此問題，本文提出基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法和位置式PID算法結(jié)合，通過參數(shù)的自適應(yīng)整定，對遮雨棚在極端天氣下伸展進行優(yōu)化，使其工作更加穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);自適應(yīng);最優(yōu)控制;PID

1.BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法設(shè)計

設(shè)計基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制系統(tǒng)時包括數(shù)字PID控制器，由學(xué)習(xí)算法在線得出參數(shù)。

2.仿真與實驗

2.1仿真測試

在控制系統(tǒng)中階躍信號作為輸入時，對系統(tǒng)性能及穩(wěn)定性影響較為嚴峻。輸入階躍信號時，輸出的速度目標(biāo)值超調(diào)量較小，且響應(yīng)較快，說明該算法滿足快速穩(wěn)定張開系統(tǒng)設(shè)計要求，穩(wěn)定性和適合性較強。

2.2實際測試

本文分別測試了衣架傳統(tǒng)控制方式下和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式進行跟蹤追逐的運行結(jié)果。

經(jīng)過測試后，本文采用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)算法可以很好的保證衣架迅速根據(jù)不同環(huán)境做出反應(yīng)，說明如下：

（1）本文所采用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)算法，可以在雨雪天氣更快速的實現(xiàn)張開，而三種情況下應(yīng)用同一PID參數(shù)對天氣情況的適應(yīng)并不理想。

（2）在實驗中發(fā)現(xiàn)，僅依靠傳統(tǒng)PID控制參數(shù)，衣架張開時會不穩(wěn)定設(shè)置出現(xiàn)電機堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，而經(jīng)過訓(xùn)練的神經(jīng)算法則有效的解決了突如其來的干擾。

參考文獻：

[1]劉冰艷，朱武，張佳民.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自整定PID恒溫控制系統(tǒng)研究[J].儀表技術(shù)與傳感器，2018（08）：52-55.

[2]胡宗鎮(zhèn)，趙延立.基于改進型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自整定的PID控制[J].電腦與信息技術(shù)，2019（01）：11-13.

[3]袁建平，施一萍，蔣宇，江鵬.改進的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器在溫室環(huán)境控制中的研究[J].電子測量技術(shù)，2019，42（04）：19-24.

（作者單位：河南理工大學(xué)）