神经网络是模拟人脑思维方式的数学模型.神经网络是智能控制的一个重要分支,人们针对控制过程提供了各种实现方式,在本节我们主要讨论一下采用单神经元实现PID控制器的方式. 1.单神经元的基本原理 单神经元作为构成神经网络的基本单位,具有自学习和自适应能力,且结构简单而易于计算.接下来我们讨论一下单神经元模型的基本原理. (1).单神经元模型 所谓单神经元模型,是对人脑神经元进行抽象简化后得到一种称为McCulloch-Pitts模型的人工神经元,如下图所示. 根据上图所示,对于第i个神经元,x1.x…

前面我们讨论了经典的数字PID控制算法及其常见的改进与补偿算法,基本已经覆盖了无模型和简单模型PID控制经典算法的大部.再接下来的我们将讨论智能PID控制,智能PID控制不同于常规意义下的智能控制,是智能算法与PID控制算法的结合,是基于PID控制器的智能化优化. 在本章我们首先来探讨一下专家PID算法.正如前面所说,专家PID算法是专家系统与PID算法的结合与应用优化,所以我们接下来先简单了解专家控制. 1.专家控制的基本思想 专家控制是智能控制的一个分支,是专家系统的理论和技术同控制理论.方…

前面已经实现了各种的PID算法,然而在某些给定值频繁且大幅变化的场合,微分项常常会引起系统的振荡.为了适应这种给定值频繁变化的场合,人们设计了微分先行算法. 1.微分先行算法的思想 微分先行PID控制是只对输出量进行微分,而对给定指令不起微分作用,因此它适合于给定指令频繁升降的场合,可以避免指令的改变导致超调过大.微分先行的基本结构图: 根据上面的结构图,我们可以推出PID控制器的输出公式,比例和积分是不变的只是微分部分变为只对对象输出积分,记为y,我们对微分部分引入一阶惯性滤波:,可记微分部分…

在普通的PID控制算法中,由于积分系数Ki是常数,所以在整个控制过程中,积分增量是不变的.然而,系统对于积分项的要求是,系统偏差大时,积分作用应该减弱甚至是全无,而在偏差小时,则应该加强.积分系数取大了会产生超调,甚至积分饱和,取小了又不能短时间内消除静差.因此,如何根据系统的偏差大小改变积分速度,对提高系统的品质是有必要的.变积分PID算法正好可以满足这一要求. 1.变积分的基本思想 变积分PID的基本思想是设法改变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应:偏差越大,积分越慢; 偏差越小,积分越…

从微积分的基本原理看,积分的实现是在无限细分的情况下进行的矩形加和计算.但是在离散状态下,时间间隔已经足够大,矩形积分在某些时候显得精度要低了一些,于是梯形积分被提出来以提升积分精度. 1.梯形积分基本思路 在PID控制其中,积分项的作用是消除余差,为了尽量减小余差,应提高积分项的运算精度.在积分项中,默认是按矩形方式来计算积分,将矩形积分改为梯形积分可以提高运算精度.其计算公式为: 于是如果在位置型PID算法中引入梯形积分则可以修改计算公式如下: 同样要在增量型PID算法中引入梯形积分则可以修…

源: PID控制器开发笔记…

在计算机控制系统中,由于系统特性和计算精度等问题,致使系统偏差总是存在,系统总是频繁动作不能稳定.为了解决这种情况,我们可以引入带死区的PID算法. 1.带死区PID的基本思想 带死区的PID控制算法就是检测偏差值,若是偏差值达到一定程度,就进行调节.若是偏差值较小,就认为没有偏差.用公式表示如下: 其中的死区值得选择需要根据具体对象认真考虑,因为该值太小就起不到作用,该值选取过大则可能造成大滞后. 带死区的PID算法,对无论位置型还是增量型的表达式没有影响,不过它是一个非线性系统. 除以上描述…

前面的文章中,我们已经讲述了PID控制器的实现,包括位置型PID控制器和增量型PID控制器.但这个实现只是最基本的实现,并没有考虑任何的干扰情况.在本节及后续的一些章节,我们就来讨论一下经典PID控制器的优化与改进.这一节我们首先来讨论针对积分项的积分分离优化算法. 1.基本思想 我们已经讲述了PID控制引入积分主要是为了消除静差,提高控制精度.但在过程的启动.结束或大幅度增减设定值时,短时间内系统输出有很大偏差,会造成PID运算的积分累积,引起超调或者振荡.为了解决这一干扰,人们引入了积分分离…

在自动控制中,PID及其衍生出来的算法是应用最广的算法之一.各个做自动控制的厂家基本都有会实现这一经典算法.我们在做项目的过程中,也时常会遇到类似的需求,所以就想实现这一算法以适用于更多的应用场景. 1.PID算法基本原理 PID算法是控制行业最经典.最简单.而又最能体现反馈控制思想的算法.对于一般的研发人员来说,设计和实现PID算法是完成自动控制系统的基本要求.这一算法虽然简单,但真正要实现好,却也需要下一定功夫.首先我们从PID算法最基本的原理开始分析和设计这一经典命题. PID算法的执行流…

前面在<Java开发笔记(九)赋值运算符及其演化>中提到,Java编程中的等号“=”表示赋值操作,并非数学上的等式涵义.Java通过等式符号“==”表示左右两边相等,对应数学的等号“＝”:通过不等符号“!=”表示左右两边不等,对应数学的不等号“≠”.可是一个等式真的就一定成立吗?譬如半斤八两这个成语,用Java等式改写的话变为“半斤==八两”.话说当年秦始皇统一中国,不但推行“书同文.车同轨”,而且也制定了重量单位的换算标准,当时规定十六两为一斤,从此沿用了两千多年.直到公元1959年,为了与…