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x
%基于 BP 神经网络的 PID 控制
9 y- b% F% g1 W2 c8 ^( Pclear all;* I# @/ T- M# H' d- ?, o7 y
x1=0.3;a1=0.07;7 c5 ~6 y- E* X' z0 r# U
S=1; %信号类型2 W& O Q5 b6 e( a6 Y/ ~
In=4;h=5;Out=3; %神经网络结构
0 ]% D0 M3 t) ? Pif S==1, %阶跃信号' u( [! J3 ]9 r" A" n$ e4 p
wi=[-0.6394 -0.2696 -0.3756 -0.7023;2 ? g) p' N( H. C# m' t9 l( L
-0.8603 -0.2013 -0.05024 -0.2596;: O# Y3 _3 ?& B- J3 Y A" O
-1.0749 0.5543 -1.6820 -0.5437;7 x% J6 q8 `7 z% ]
-0.3625 -0.0724 -0.6463 -0.2859;
# [/ |( b+ E, K6 l& k& v. g0.1425 0.0279 -0.5406 -0.7660];
1 o& \7 @) _5 a5 t7 {%wi=0.50*rands(h,In);8 v) k3 n4 m$ d3 x
wi1=wi;wi2=wi;wi3=wi;
$ Q0 R" ~; J( H) \ j: Swo=[0.7576 0.2616 0.5820 -0.1416 -0.1325;
0 |# g8 r- @! I: R) s1 Z, _-0.1146 0.2949 0.8352 0.2205 0.4508;
0 T* {: a& Y& v# N$ o5 ^+ k! z0.7201 0.4566 0.7672 0.4962 0.3632];% u+ p; M: r2 N3 B, H+ d
%wo=0.50*rands(Out,h);& W; _; N( y& D1 ?; o
wo1=wo;wo2=wo;wo3=wo;( a3 A0 G! F, F% t4 d! d8 x+ v
end
% Y3 y1 w `+ t4 U6 h# kif S==2 %正弦信号
}4 d3 n! g9 C. i) N% K# swi=[-0.2846 0.2193 -0.5097 -1.0668;
9 E4 ^ c$ d9 s1 ]3 B2 X-0.7484 -0.1210 -0.4708 0.0988;
' W* p+ j/ F7 m-0.7176 0.8297 -1.6000 0.2049;& N. H+ b9 F) W! s" S' e3 u
-0.0858 0.1925 -0.6346 0.0347;& c% |. y5 {0 A
0.4358 0.2369 -0.4564 -0.1324];2 I+ c% B! F! ~* E6 i
%wi=0.50*rands(h,In);
: e2 j' b! }5 ~$ Q" Z1 M6 zwi1=wi;wi2=wi;wi3=wi;: E- l; I; R8 T5 \
wo=[1.0438 0.5478 0.8682 0.1446 0.1537;
) G4 y8 i2 ~* y: a7 O0.1716 0.5811 1.1214 0.5067 0.7370;) C' S i; ]" N& X7 k2 s. _0 m
1.0063 0.7428 1.0534 0.7824 0.6494];2 h+ j' Q( D) B% t
%wo=0.50*rands(Out,h);
+ u' ^" O6 U0 `& s' fwo1=wo;wo2=wo;wo3=wo;' C4 g. Q# `: g. ]
end
/ U$ f7 h- C2 @( V# f0 ux=[0,0,0];
9 L' S0 Y1 @5 c' _" l8 h) T! Yu1=0;u2=0;u3=0;u4=0;u5=0;
$ a9 B c r6 L- P# Uy1=0;y2=0;y3=0;
% ?, x6 R' D$ J5 h9 ioh=zeros(h,1); %神经网络中间层输出6 m3 Y+ ]& T5 r! g5 [# w# }
I=oh;%神经网络中间层输入! z" j3 n3 R# R
error1=0;
% e" L# J4 ~ b6 Uerror2=0;( I2 v* t% s' Q. `" F* E
ts=0.003;
+ V& I% c& f( J4 r6 W3 Dfor k=1:1:1000," e/ b/ i. X3 S9 x
time(k)=k*ts;
1 b$ | h; S" [) e0 y/ Fif S==1,) a- D0 _2 i$ h( {8 [
rin(k)=1.0;* j5 T- R/ @& j# q
elseif S==2,3 Z/ y4 T! @* u; h m
rin(k)=sin(1*2*pi*k*ts);1 t X& l3 O: h' W: n, q
end
/ j8 W3 s4 R* l" M* d& z%非线性模型
! ?2 _ Y0 s8 K' r) X: ^1 ha(k)=1+0.15*sin(k*pi*ts/25);
9 G2 P4 c: h4 X7 @1 z- p0 ~- a6 Py(k)=(a(k)*y1+u1)/(1+y1^2)+u1;
9 i4 l7 m1 U- A/ Y/ x5 jerror(k)=rin(k)-y(k);3 J7 H D( R8 U) l# x" s0 F9 n
xi=[rin(k),y(k),error(k),1];; w. @' e+ Z( K8 L
x(1)=error(k)-error1;
/ r% _1 ?/ v) ]' M, hx(2)=error(k);
7 `2 V& M3 F7 j9 ix(3)=error(k)-2*error1+error2;
) E* e x6 J: i4 Led=[x(1);x(2);x(3)];
" S6 n, x9 s. d/ zI=xi*wi';
6 p9 ?) z2 @8 B' Gfor j=1:1:h
2 m5 f' q, j1 M+ Doh(j)=(exp(I(j))-exp(-I(j)))/(exp(I(j))+exp(-I(j)));
/ r+ ^$ \' ^3 \5 tend
& C8 B% Y z) q# o! R0 yK=wo*oh; %输出层
9 S( ^7 b: J: yfor j=1:1:Out
6 F. `' T8 F' ]6 pK(j)=exp(K(j))/(exp(K(j))+exp(-K(j))); %求 kp,ti,td
& R5 o7 g; d# e# I; l* Eend
. A" h5 G' N6 x/ Q" F6 G$ r6 ~kp(k)=K(1);ti(k)=K(2);td(k)=K(3);2 v" A1 Q7 Z$ R8 Y" M6 l3 E
Kd=[kp(k),ti(k),td(k)];4 H6 H5 O& [1 t; S9 i
du(k)=Kd*ed;7 E% j" |0 [+ _* ]; h) C' T) ~# K
u(k)=u1+du(k);
/ n# L4 D1 ~( u& p3 iif u(k)>=10, %限制控制器输出
2 d* N# g6 B0 Y6 Au(k)=10;
0 v0 |4 e, ?/ \. ?1 R/ u/ O5 F- xend
$ O& l7 z8 Q& O6 k4 {1 pif u(k)<=-10,- C B# e$ L, K6 Y' \1 _
u(k)=-10;. m1 G/ y- m- @% l7 C/ B
end# X- \1 k. ?8 p, [
dyu(k)=sign((y(k)-y1)/(u(k)-u1+0.0000001));$ I2 D5 j( A- n; Y
for j=1:1:Out,/ N: Q2 A2 z4 Y; t
dK(j)=2/(exp(K(j))+exp(-K(j)))^2;
7 m3 b' O8 h0 q! g& hend0 K, u1 I3 M% E7 H, S
for i=1:1:Out,
" }1 U- g, J" A/ {2 [# t! y2 ade3(i)=error(k)*dyu(k)*ed(i)*dK(i);) L& s$ W# j! D3 p4 V
end
- ^5 z5 ]0 k3 S, `, f# Kfor j=1:1:Out,
' Z. T$ k% d4 B. kfor i=1:1:h,
2 W8 |7 O# N: y* ydwo=x1*de3(j)*oh(i)+a1*(wo1-wo2);
* |1 T) L5 @, a7 o0 [end) }6 L9 c; w$ P2 g5 G- A( k
end0 _! N0 U3 I$ f5 T. I. c( j" t
wo=wo1+dwo+a1*(wo1-wo2);! b2 R, Q' y- U
%隐含层0 V: ?8 M2 `* d5 Y) ]
for i=1:1:h,
$ J3 Y! b3 q, QdO(i)=4/(exp(I(i))+exp(-I(i)))^2;5 q7 \4 L2 a3 y; e8 \$ Y% e
end
3 A! O( q0 f4 xseg=de3*wo;
1 f ]: f+ F: P) Y& R( w/ [% }for i=1:1:h
1 _' r" `& j* \) F/ F" o- qde2(i)=dO(i)*seg(i);6 _" Z+ M" p$ }: [* k! `
end1 `1 V; o/ a" M# G7 j6 u/ O6 c
dwi=x1*de2'*xi;0 I+ T1 m5 t. _" R. ?
wi=wi1+dwi+a1*(wi1-wi2);
8 }8 ^, e0 {0 ~, u" {/ d) \2 y8 v%参数更新
& W2 F$ S7 f) V2 Z& tu5=u4;u4=u3;u3=u2;u2=u1;u1=u(k);
4 C' M7 d9 _8 v% q( Jy2=y1;y1=y(k);' _5 V' a3 V: T3 n1 {* G6 C1 U
wo3=wo2;wo2=wo1;wo1=wo;( [/ I, j" _% a" x- M/ o8 q4 N$ r
wi3=wi2;wi2=wi1;wi1=wi;* ~0 W. d7 T% B7 ? H7 f
error2=error1;: J, H' C ]$ [) t4 P
error1=error(k);1 D( a C* R1 H; @
end
O7 H b) g7 J2 k: ifigure(1);; g, j T% ~6 P/ T8 ?6 c& S" J
plot(time,rin,'r',time,y,'c');, }7 y( z" t5 x- o. d
xlabel('时间(秒)');ylabel('输出跟踪输入的响应曲线');% \/ Y+ ^5 x9 e3 C' B2 m
figure(2);
7 ~* M7 h9 O5 ?6 H* }. U: Kplot(time,u,'r');# n0 b V4 Y, Y
xlabel('时间(秒)');ylabel('控制信号 u(k)的变化曲线');* s. S8 t! V1 n3 y
figure(3);0 ` `! W- ^5 x4 F% L" Q6 W
subplot(311);" P( O/ M0 _, f0 k+ ?- }7 a
plot(time,kp,'r');! |0 I0 x7 y% f2 a
xlabel('时间(秒)');ylabel('参数 kp');" g8 y* o+ M% |% |; |) _. U; M0 Q
subplot(312);
% K* K. N9 [- j1 a Pplot(time,ti,'r');
- k; b0 o; T9 ]; Q" k( y( pxlabel('时间(秒)');ylabel('参数 ki');& K& y# I$ O/ [7 V/ ^
subplot(313);
. x, y9 ]. y+ K3 y L4 L% Kplot(time,td,'r');, P8 Z3 i* i! z2 U6 e' O. q
xlabel('时间(秒)');ylabel('参数 kd');! `' r+ l* g2 O7 \2 Q
' r4 `& M5 t2 z6 p, C
$ T: U* m# V7 w& s% m1 x i& F5 I目标值不能过大怎么解决
N1 v( k( H9 A; ~, h; t |
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