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：

    https://blog.csdn.net/weixin_42650162/article/details/90517955

    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