基于DSP的NNC-PID控制器電液位置控制系統實(shí)現

　　根據有監督的Hebb學(xué)習規則，權系數按式(12)～式(14)規律調整如下：

　　式中，K為神經(jīng)元比例系數，ηI、ηP、ηD分別為積分、比例、微分的學(xué)習速率。

　　4 系統軟件設計

　　系統的軟件設計主要分為兩部分，使用Labview編寫(xiě)的PC機程序和用C語(yǔ)言編寫(xiě)的DSP程序，其中PC機的程序用來(lái)顯示和處理DSP發(fā)送來(lái)的數據，并向DSP發(fā)送指令及調節參數。

　　DSP的系統軟件設計是在CCS2000的開(kāi)發(fā)系統下采用C語(yǔ)言設計和編寫(xiě)，采用自頂向下的設計思路，按功能劃分軟件模塊，系統軟件如圖5所示，主要由初始化模塊、故障診斷、USB通信模塊、機械手NNC控制學(xué)習模塊和機械手NNC-PID控制模塊等組成。

　　5 試驗結果

　　對電液位置伺服機械手系統首先采用常規的PID控制，利用Ziegler-Nichols方法整定PID參數，即控制系統在純比例控制下，調整比例增益，使系統達剜臨界穩定，記錄這時(shí)的增益ku和臨界振蕩周期Tu，即可確定PID的參數，即：kp=0.6Tu，kI=0.5Tu，kD=0.25Tu，最后確定比例、積分、微分系數分別為：kP=1.02，kI=0.024，kD=0.006，這時(shí)系數的位置階躍跟蹤響應如圖6所示。在同等情況下，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )NNC-PID控制方法對電液位置伺服機械手系統進(jìn)行控制，取NNC的初始權值為PID的調定值，即：v1(0)=1.02，V2(0)=0.024，V3(0)=0.00 6，為了保證迭代的穩定性，限制權值的迭代范圍：0.1≤v(1)≤1.3，0.001≤v(2)≤0.06，0.001≤v(3)≤5，這時(shí)系統的位置跟蹤響應曲線(xiàn)如圖6所示。通過(guò)對比可以看出利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )NNC-PID方法，由于具有學(xué)習能力，使系統很快收斂于位置穩態(tài)值，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )NNC-PID控制由于能夠實(shí)時(shí)調整PID參數，使系統的控制性能得到提高，同時(shí)對參數時(shí)變表現出良好的魯棒性，很好地解決了液壓系統的非線(xiàn)性和參數時(shí)變問(wèn)題。

　　需要注意的是，神經(jīng)元比例系數K的選擇對系統的控制性能影響最重要，過(guò)大或過(guò)小都將導致系統性能變差，甚至不能實(shí)現自尋優(yōu)和自適應。而ηP、ηI、ηD對系統的性能影響體現在學(xué)習速度的快慢上。

　　6 結束語(yǔ)

　　通過(guò)分析電液位置伺服機械手運行調試的特點(diǎn)及其對控制器電路的要求，采用一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )NNC-PID控制器的PC機+DSP的控制方案，對電液位置伺服PC機+DSP控制系統硬、軟件進(jìn)行設計，并詳細分析了硬件各控制子系統的功能、特點(diǎn)及制版要求，說(shuō)明了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )NNC-PID的控制器軟件設計過(guò)程以及軟件的編制和調試。經(jīng)過(guò)實(shí)驗室對比運行說(shuō)明，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )NNC-PID控制器的電液位置伺服機械手PC機+DSP控制系統的控制效果良好，控制器工作可靠，并且參數調節方便。