单神经元PID控制+Simulink双闭环直流调速系统仿真
前段时间学习了基于神经网络的智能控制,这周就把单神经元PID控制器应用于转速电流双闭环直流调速系统
双闭环直流调速系统的动态数学模型如下图所示:
外环为转速环,内环为电流环。本次转速调节器采用基于单神经元的PID控制器,其参数由单神经元自学习调整得到,从而克服系统运行过程中各种不利因素对系统所造成的影响,以达到较好的控制效果。电流调节器仍采用PID调节器,以提高系统的响应速度,实现对电流的限幅,电流调节器采用工程设计的方法设计。如下图所示:
直流电动机参数如下:
直流电动机:220V,136A,1460r/min,Ce=0.132V.min/r,允许过载倍数为1.5
晶闸管装置放大系数:Ks=40
电枢回路总电阻:R=0.5
时间常数:Tl=0.03s,Tm=0.18s
反馈系数:B=0.05V/A(10V/1.5In),a=0.00684V.min/r(10V/nN)
由上述参数建立双闭环直流调速系统如下图所示:
转速调节器采用工程设计的方法进行设计PI参数为:Kp=11.7,Ki=134.48 如下图所示:
积分环节要加一个[0 1]的限幅,给定值最大为10所确定的反馈系数,所以控制信号的输出不大于10加一个限幅环节[-10 10]
电流调节器采用工程设计的方法进行设计PI参数为:Kp=1.013,Ki=33.77 如下图所示:
积分环节要加一个[0 1]的限幅,给定值最大为10所确定的反馈系数,所以控制信号的输出不大于10加一个限幅环节[-10 10]
给定额定转速1460的仿真结果如下图所示:
基于工程设计的双闭环直流调速仿真模型已上传,如有需要自行下载:
https://download.csdn.net/download/weixin_42650162/11226302
下面把转速PI调节器换为单神经元PID控制器,如下图所示:
单神经元PID控制器仿真设计已在我以前博客所写:
单神经元PID控制+Simulink控制系统仿真_小师兄1995的博客-CSDN博客_神经元pid
单神经元PID控制器仿真下载:
https://download.csdn.net/download/weixin_42650162/11215448
转速调节器换为单神经元PID控制器,其余参数不变 单神经元PID控制器如下图所示:
单神经元控制算法用S函数编写,如何编写和函数下载请参考上面链接
单神经元PID控制器学习参数设置如下:
给定额定转速1460的仿真结果如下图所示:
黄线为转速,蓝线为电流 ,参数自适应学习的变化如下图所示:
给定额定转速1460并在20s时加入30的负载,如下所示:
给定额定转速1460并在20s减速为600在40s加速为1200,仿真结果如下图所示:
仿真结果还是很好的,和普通的增量式PID控制器仿真的对比没有做。
基于单神经元PID控制的双闭环直流调速系统的仿真模型已上传,如有需要可自行下载:
https://download.csdn.net/download/weixin_42650162/11230547
由于作业需要,又进一步对该神经网络学习参数进行了调整,以期达到更好的控制效果。并和基于工程设计的传统PID控制做了一下对比分析,如下图所示:
仿真结果如下:
图中黄线是基于工程设计的常规PID控制器,蓝线是基于单神经元自适应PID控制器, 从仿真结果看,基于单神经元PID控制器的超调量,动态响应要优于传统PID控制器。但是抗扰性和调速的快速性不是很好(有待改进)如下图所示:
抗扰性能不是很好,需要进一步在调参数。
基于单神经元PID控制的双闭环直流调速系统和基于工程设计的传统PID控制的双闭环直流调速系统对比仿真模型已上传,如有需要可自行下载:
https://download.csdn.net/download/weixin_42650162/11338424
模型及代码工程获取:
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