GA-BASED PID NEURAL NETWORK CONTROL FOR MAGNETIC BEARING SYSTEMS

In order to overcome the system non-linearity and uncertainty inherent in magnetic bear-ing systems,a GA(genetic algorithm)-based PID neural network controller is designed and trained to emulate the operation of a complete system (magnetic bearing,controller,and power amplifiers). The feasibility of using a neural network to control nonlinear magnetic bearing systems with un-known dynamics is demonstrated. The key concept of the control scheme is to use GA to evaluate the candidate solutions (chromosomes),increase the generalization ability of PID neural network and avoid suffering from the local minima problem in network learning due to the use of gradient descent learning method. The simulation results show that the proposed architecture provides well robust performance and better reinforcement learning capability in controlling magnetic bearing systems.     

模拟复合正交神经网络在轴向磁轴承中的控制研究

由于磁轴承的动态性能主要取决于所采用的控制规律,控制器是磁轴承系统的关键.在数字复合正交神经网络(NN)的基础上,提出了一种模拟复合正交神经网络,并用于轴向磁轴承的控制中.控制器采用模拟复合正交神经网络与PID的并行控制方法,对带有负载干扰的轴向磁轴承控制系统作了PID控制与NN PID控制的仿真实验.仿真结果表明,相对于常规PID控制器,该并行控制法具有较高的抗干扰与自适应能力-控制效果理想.     

主动磁悬浮轴承的神经网络 PID 控制研究

提出一种神经网络ＰＩＤ控制方案,利用一个两层线性神经网络构造ＰＩＤ控制器,成功地实现了主动磁悬浮轴承的静稳定控制,试验表明了其良好的控制品质。     

基于模糊BP网络的自适应PID控制

针对经典PID控制的参数不能在线调整的缺陷,提出了一种基于模糊BP神经网络的PID控制算法,采用模糊规则自动地调节BP神经网络训练过程的学习参数,利用神经网络较强的学习能力和模糊控制在模型未知或不精确前提下的控制能力,将其应用到PID控制中[1],实现了PID控制参数的在线调整和优化,并对其在非线性离散系统中的应用进行了仿真。实验结果表明该算法性能优良,加快了系统响应速度,减少了超调量,适用于纯滞后非线性系统。     

基于模糊神经网络PID的复合控制策略

为了结合模糊控制容错力强和神经网络PID在线学习和调整的优点,提出了一种结合模糊控制与神经网络PID控制的复合控制方法,即分别设计模糊控制器和神经网络PID控制器后,再利用权重分配器对这两个控制器进行权重分配来控制被控对象。将该控制策略应用于某火电机组的二级过热器减温水流量系统控制,并在simulink仿真平台进行仿真,仿真实验结果表明:该复合控制策略较传统的模糊控制或神经网络PID控制的上升时间更短,调节时间和超调量更小,稳态性能更好。     

基于神经网络的模糊自适应PID控制方法研究

针对常规PID控制器不能在线修正参数以及模糊规则和率属函数对专家经验的依赖性,提出了神经网络模糊自适应PID控制器,从而综合了传统PID控制、模糊控制、神经网络控制的优点,使其具有PID控制的广泛适用性和神经网络的自适应和自学习能力,同时又具备模糊控制的非线性控制作用;仿真实验可知该控制器具有更快的响应和更好的平稳性.     

基于比例阀的气动伺服系统神经网络控制方法的研究

研究了用神经网络PID控制器对基于比例阀的气动伺服系统进行控制的方法。用神经网络辨识器来逼近非线性动力学系统,并在线修改控制参数。实验及分析表明,适当的选择网络参数,经过充分的离线训练,该控制器可以进行在线的自适应控制,系统的控制精度和动态特性有明显提高,且在环境参数变化时,控制器具有在线自学习和自整定参数的能力。     

基于神经网络的磁悬浮球自适应控制器

建立了磁悬浮球系统的数学模型,讨论了系统的刚度阻尼和控制系统之间的关系。利用神经网络的学习功能在传统比例积分微分（PID）控制器的基础上构建了一种自适应PID控制器。用于磁悬浮球控制系统。实验结果表明,控制器结构简单,易于工程实现,可以实现磁悬浮球的稳定悬浮,并且系统具有快速响应性和良好的抗干扰性。     

用FCGA优化的四辊冷轧机恒张力模糊控制系统

为了保证冷轧机轧制中带钢恒张这一特点，设计了四辊冷轧机恒张力模糊控制系统。该系统含有电压、电流和速度三个内环，最外环为张力环；电压环和电流环采用一维模糊控制器控制，速度环和张力环采用二维模糊控制器控制。为了加强模糊控制的自适应性，采用了一种模糊控制的遗传算法将外张力模糊控制器的隶属参数进行优化。理论分析和仿真结果都表明该系统对带钢恒张控制具有很强的鲁棒性和实时性，即使在变工况下（大范围变负荷下）也保持了良好的控制性能。     

基于RBF神经网络的非线性系统智能控制

针对工业控制领域中复杂非线性时变系统，采用传统的控制方法不能达到满意的控制效果，提出了基于神经网络的PID自适应控制方案。采用神经网络辨识器在线辨识系统模型，自动调整PID控制器参数，从而实现系统的智能控制。仿真结果表明该方法对于复杂非线性系统能进行有效的控制并且具有很好的自适应性和鲁棒性。     

伺服电机驱动的液压动力系统及其神经网络自适应优化控制

针对传统液压系统存在的高能耗、低响应特点,采用节能型液压动力源-永磁伺服电机直接驱动定量泵,以取代原有的异步电机驱动液压动力源,从而形成一种新型的节能、响应快速、易实现闭环控制的液压动力系统。由于实际液压系统随机干扰严重,具有多变量、非线性、强耦合的特征,难以建立较准确的数学模型,常规的PID控制算法很难满足液压系统高精度控制的要求,因此提出基于PSO与BP混合优化前向神经网络 PID自适应控制方法,实现液压系统在典型工况下流量的精确控制。PID控制器的参数采用神经网络进行自适应整定,神经网络的权值采用混合优化算法进行调整,通过神经网络的自学习能力寻找最佳的P、I、D非线性组合控制律,以增强液压系统对工况变化的适应能力。仿真和实验结果表明,该控制方法跟踪速度快、超调小、鲁棒性强,从而为液压系统流量高精度控制提供了一种新方法。     

An adaptive PID like controller using mix locally recurrent neural network for robotic manipulator with variable payload

Being complex, non-linear and coupled system, the robotic manipulator cannot be effectively controlled using classical proportional-integral-derivative (PID) controller. To enhance the effectiveness of the conventional PID controller for the nonlinear and uncertain systems, gains of the PID controller should be conservatively tuned and should adapt to the process parameter variations. In this work, a mix locally recurrent neural network (MLRNN) architecture is investigated to mimic a conventional PID controller which consists of at most three hidden nodes which act as proportional, integral and derivative node. The gains of the mix locally recurrent neural network based PID (MLRNNPID) controller scheme are initialized with a newly developed cuckoo search algorithm (CSA) based optimization method rather than assuming randomly. A sequential learning based least square algorithm is then investigated for the on-line adaptation of the gains of MLRNNPID controller. The performance of the proposed controller scheme is tested against the plant parameters uncertainties and external disturbances for both links of the two link robotic manipulator with variable payload (TL-RMWVP). The stability of the proposed controller is analyzed using Lyapunov stability criteria. A performance comparison is carried out among MLRNNPID controller, CSA optimized NNPID (OPTNNPID) controller and CSA optimized conventional PID (OPTPID) controller in order to establish the effectiveness of the MLRNNPID controller.     

基于DRNN动态整定PMSM的SVPWM控制

为解决传统的永磁同步电机控制系统中存在的低速转矩脉动大以及由此引起的高频噪声、动态响应慢等问题,提出了一种基于对角神经网络动态自整定的永磁同步电机矢量控制系统的实施方案.给出了基于对角递归神经网络的PID动态自整定控制器的结构,以及PID参数动态自整定的学习控制算法,并将这种综合控制策略引入永磁同步电机空间电压矢量PWM控制中.仿真结果表明,系统低速性能好,转矩脉动小,谐波含量少,当电机参数改变或者受到外部扰动时,系统具有良好的动态特性.     

车载飞轮电池的振动控制策略研究

针对车载飞轮电池在不同工况下振动及磁悬浮轴承非线性和本质不稳定性的特点,开发了基于单神经元的PID控制软件,利用单神经元的自学习能力并通过加权系数自适应地对PID各控制参数进行调整,使得控制器的输出为PID各控制参数的非线性组合,克服了单一PID控制参数无法满足系统动态性能需要及控制参数整定困难的缺点。通过仿真分析和飞轮转子系统的高速运行试验,对比研究了不完全微分PID策略和单神经元自适应PID策略的控制效果。研究结果表明,与不完全微分PID策略相比,单神经元自适应PID策略具有无超调、鲁棒性好、调节时间短等优点,飞轮转子系统具有更好的动态性能。     

基于改进型BP神经网络PID控制器在转台系统中的应用研究

为改善转台系统性能,针对传统的PID控制参数难以获得较理想的控制效果,设计了一种基于改进型BP神经网络的PID控制器。介绍了PID控制器的结构和BP神经网络算法描述,利用最小二乘法和神经网络建立被控对象的预测数学模型,并用该模型所计算的预测输出取代预测输出的实测值,对基于BP网络的PID控制器的权值调整算法进行改进。以某转台模型为对象,建立了转台控制系统的数学模型并对其进行仿真。仿真结果表明,改进型BP神经网络PID控制器具有良好的控制效果,跟踪精度高、性能稳定及鲁棒性强,能更为有效地应用到转台系统中。     

基于模糊神经网络的精密角度定位PID控制

针对精密角度定位系统存在非线性、时变性,传统PID控制难以获得理想控制效果的问题,提出一种基于模糊神经网络的PID控制方法,将模糊控制、神经网络与PID控制相结合,采用3层前向网络、动态BP算法,利用神经网络的自学习和自适应能力,实时调整网络的权值,改变PID控制器的控制参数,整定出一组适用于控制对象的kp、ki、kd参数,实现精密角度定位PID控制的自适应和智能化。实验结果表明,采用BP神经网络整定的PID控制较传统的PID控制,控制性能有较大的提高,能有效提高定位精度,缩短定位时间。     

基于RBF神经网络在带钢厚度控制中的应用

轧钢厚度控制系统的数学模型难以精确建立,传统的PID控制器的自适应能力较差,很难达到满意的控制效果。本文根据以上问题。提出了一种新的控制方法,即基于RBF神经网络自整定PID控制方法。这种控制方法结合了RBF神经网络和PID控制器的控制优势,不仅具有很强的自适应能力、鲁棒性。而且充分发挥了PID控制优势,并且将这种控制方法应用在带钢厚度的控制系统中,取得了很好的控制效果,证明了控制方案的正确性和有效性。     

Application of Smith Predictor Based on Single Neural Network in Cold Rolling Shape Control

Flatness is one of the most important criterion factors to evaluate the quality of the steel strip. To improve the strip' s flatness quality, the most frequently used methodology is to employ the closed-loop automatic shape control system. However, in the shape control system, the shape-meter is always installed at the down way of the exit of the cold rolling mill and can not sense the changes of the strip flatness in the rolling gap directly. This kind of installation results in the delay of the feedback in the control system. Therefore, the stability and response performance of the system are strongly affected by the delay. At present, there is still no mature way to design controllers for systems with time delay. Although the conventional PID controller used in most practical applications has the capability to comte the delay, the effect of the compensation is limited, especially for the systems with long time delay. Smith predictor, as a compensator for solving this problem, is now widely used in industry systems. However, the request of highly precise model of the system and the poor adaptive performance to the changes of related parameters limit the application of the Smith predictor in practice. In order to overcome the drawbacks of the Smith predictor, a new Smith predictor based on single neural network PID (SNN-PID) is proposed. Because the single neural network is employed into the Smith predictor to improve the controller's self-adaptability, the adaptive capability to the varying parameters of the system is improved. Meanwhile, for the purpose of solving the problems such as time-consuming and complicated calculation of the neural networks in real time, the learning coefficient of neural network is divided into several stages as usually done in expert control system. Therefore, the control system can obtain fast response due to the improved calculation speed of the neural networks. In order to validate the performance of the proposed controller, the experiment is conducted on the shape control system in a 300 mm four-high reversing cold rolling mill. The experimental results show that the SNN-PID with Smith predictor controller can effectively compeusate the delay effects and achieve better control performance than the conventional PIO controller.     

抓斗挖泥船平挖的智能控制及仿真

设计了一种基于模糊神经网络的PID控制器,将其运用到大型抓斗挖泥船平挖控制系统中。该系统建立一个两输入三输出的模糊神经网络,并提供样本进行自学习。在Simulink中对基于模糊神经网络的PID控制系统和常规PID控制系统进行平挖运动仿真,结果表明,与常规控制相比,该网络能使系统的响应更为迅速,超调量小,鲁棒性强。     

电液负载模拟器的RBF神经网络控制

针对传统控制器自适应能力和鲁棒性差、参数调节繁琐等缺陷,提出了神经网络自适应控制方案,同时针对神经网络控制器计算复杂和稳定性证明缺乏理论依据等不足问题,在传统控制理论的基础上设计了基于PID的神经网络控制方案。根据电液负载模拟器的结构特点和目前神经网络控制的发展水平,提出了基于RBF神经网络的PID控制器,并构建了负载模拟器的神经网络控制与基于Jacobian的消扰(消除多余力)结构,仿真和试验证明其具有很好的自适应性和鲁棒性。