学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

电液伺服系统的神经网络自整定PID控制策略研究

作　者: 韦亚娟
导　师: 姜万录
学　校: 燕山大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 电液位置伺服系统神经网络PID 虚拟仪器 Matlab仿真参数在线调整
分类号: TP271.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 274次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着自动化技术的发展和工业系统自动化程度的不断提高,对电液伺服系统的稳定性、快速性、准确性和自适应性等控制品质提出了更高的要求。为了满足这些要求,一方面要提高液压元件本身的制造工艺水平和品质特性;另一方面设计优良性能的控制器成为了技术关键。PID控制是实际工程系统中广泛应用的一种控制方法,但对于模型参数变化大、且具有较强的非线性及时滞因素影响的系统,存在参数整定困难、控制品质和系统鲁棒性欠佳等缺点。本文针对电液伺服系统的控制特点,对神经网络自整定PID控制策略进行研究,采用神经网络对PID控制器参数进行在线整定,以提高被控系统的动态品质。首先,对神经网络自整定PID控制器的相关理论问题进行了研究。该控制器是由经典PID控制器和神经网络组成,经典PID控制器直接对被控对象进行闭环控制;神经网络则根据系统的运行状态,通过在线自学习对权系数进行调整,实时调节PID控制器的参数K_p、K_i、K_d,使神经网络输出最优意义下的PID控制器参数。其次,建立材料试验机电液位置伺服系统的数学模型,对该系统的相关参数进行了选择计算,用Simulink软件包建立仿真模型,分别采用常规PID和神经网络自整定PID两种不同的控制策略,对该系统的性能进行了理论分析和仿真研究。再次,应用LabVIEW图形化软件编程实现了对该系统的计算机控制。分别采用常规PID和神经网络自整定PID两种不同的控制策略,对该系统进行性能对比实验研究。理论分析和实验结果表明:神经网络自整定PID控制可以有效地提高系统的动态品质,凸现了该控制策略在改善控制系统动态品质方面的优势。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-20
  1.1 电液伺服控制技术的研究动态  11-14
    1.1.1 电液伺服控制技术的现状  11-12
    1.1.2 电液伺服控制系统的组成及特点  12-13
    1.1.3 电液伺服控制技术的发展方向  13-14
  1.2 电液伺服系统的控制策略  14-17
    1.2.1 智能控制(IC)  14-15
    1.2.2 自适应控制(AC)  15-16
    1.2.3 PID 控制  16
    1.2.4 非连续系统控制  16-17
    1.2.5 H_∞控制  17
  1.3 智能PID 控制的研究动态  17-18
  1.4 本课题的研究意义及主要内容  18-20
第2章神经网络PID 控制  20-38
  2.1 人工神经网络  20-24
    2.1.1 人工神经元  22
    2.1.2 BP 网络  22-24
    2.1.3 BP 网络的学习规则  24
  2.2 PID 控制策略  24-31
    2.2.1 模拟PID 控制  24-27
    2.2.2 数字PID 控制  27-29
    2.2.3 PID 控制器参数的整定  29-31
  2.3 神经网络与PID 控制的结合  31-37
    2.3.1 神经网络和PID 控制相结合的控制策略  31-33
    2.3.2 基于单神经元网络的智能PID 控制  33-34
    2.3.3 BP 神经网络自整定PID 控制系统  34-37
    2.3.4 BP 网络自整定PID 控制算法  37
  2.4 本章小结  37-38
第3章电液伺服系统的建模与仿真  38-52
  3.1 电液位置伺服系统的建模  38-44
    3.1.1 电液伺服阀  39-40
    3.1.2 液压缸  40-41
    3.1.3 其他环节的数学模型  41-42
    3.1.4 典型位置反馈闭环系统的方框图  42-44
  3.2 系统仿真  44-48
    3.2.1 系统仿真的实质  45
    3.2.2 主要参数的选取与计算  45-47
    3.2.3 仿真模型设计  47-48
  3.3 仿真结果分析  48-51
    3.3.1 基于BP 神经网络自整定PID 控制仿真  48-50
    3.3.2 两种控制策略下系统的仿真分析  50-51
  3.4 本章小结  51-52
第4章材料试验机电液伺服计算机控制系统实现  52-64
  4.1 计算机控制系统的硬件  52-56
    4.1.1 计算机控制系统的工作原理  52-53
    4.1.2 控制系统硬件部分的实现  53-56
  4.2 电液伺服计算机控制系统的开发软件  56-60
    4.2.1 虚拟仪器  56-57
    4.2.2 LabVIEW 的功能特点  57-58
    4.2.3 应用LabVIEW 设计虚拟仪器  58-60
  4.3 基于 LabVIEW 的计算机控制系统的软件实现  60-63
    4.3.1 计算机控制系统功能模块图、流程图及信号的采集  60-62
    4.3.2 控制算法及控制界面  62-63
  4.4 本章小结  63-64
第5章电液伺服控制系统的实验研究  64-74
  5.1 材料试验机电液位置伺服控制系统  64-66
  5.2 控制系统的组成、操作界面及实时控制实验  66-69
  5.3 实验结果分析  69-72
    5.3.1 无弹性负载时不同控制策略所得到的实验曲线  69-71
    5.3.2 有弹性负载时不同控制策略所得到的实验曲线  71-72
    5.3.3 系统实验与仿真对比  72
  5.4 本章小结  72-74
结论  74-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  80-81
致谢  81-82
作者简介  82

电液伺服系统的神经网络自整定PID控制策略研究

内容摘要

全文目录

相似论文