基于DSP的NNC-PID控制器電液位置控制系統(tǒng)實現(xiàn)

　　根據(jù)有監(jiān)督的Hebb學習規(guī)則，權(quán)系數(shù)按式(12)～式(14)規(guī)律調(diào)整如下：

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

　　4 系統(tǒng)軟件設計

　　系統(tǒng)的軟件設計主要分為兩部分，使用Labview編寫的PC機程序和用C語言編寫的DSP程序，其中PC機的程序用來顯示和處理DSP發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并向DSP發(fā)送指令及調(diào)節(jié)參數(shù)。

　　DSP的系統(tǒng)軟件設計是在CCS2000的開發(fā)系統(tǒng)下采用C語言設計和編寫，采用自頂向下的設計思路，按功能劃分軟件模塊，系統(tǒng)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控制學習模塊和機械手NNC-PID控制模塊等組成。

　　5 試驗結(jié)果

　　對電液位置伺服機械手系統(tǒng)首先采用常規(guī)的PID控制，利用Ziegler-Nichols方法整定PID參數(shù)，即控制系統(tǒng)在純比例控制下，調(diào)整比例增益，使系統(tǒng)達剜臨界穩(wěn)定，記錄這時的增益ku和臨界振蕩周期Tu，即可確定PID的參數(shù)，即：kp=0.6Tu，kI=0.5Tu，kD=0.25Tu，最后確定比例、積分、微分系數(shù)分別為：kP=1.02，kI=0.024，kD=0.006，這時系數(shù)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NNC-PID控制方法對電液位置伺服機械手系統(tǒng)進行控制，取NNC的初始權(quán)值為PID的調(diào)定值，即：v1(0)=1.02，V2(0)=0.024，V3(0)=0.00 6，為了保證迭代的穩(wěn)定性，限制權(quán)值的迭代范圍：0.1≤v(1)≤1.3，0.001≤v(2)≤0.06，0.001≤v(3)≤5，這時系統(tǒng)的位置跟蹤響應曲線如圖6所示。通過對比可以看出利用神經(jīng)網(wǎng)絡NNC-PID方法，由于具有學習能力，使系統(tǒng)很快收斂于位置穩(wěn)態(tài)值，神經(jīng)網(wǎng)絡NNC-PID控制由于能夠?qū)崟r調(diào)整PID參數(shù)，使系統(tǒng)的控制性能得到提高，同時對參數(shù)時變表現(xiàn)出良好的魯棒性，很好地解決了液壓系統(tǒng)的非線性和參數(shù)時變問題。

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

　　6 結(jié)束語

　　通過分析電液位置伺服機械手運行調(diào)試的特點及其對控制器電路的要求，采用一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡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(tǒng)硬、軟件進行設計，并詳細分析了硬件各控制子系統(tǒng)的功能、特點及制版要求，說明了基于神經(jīng)網(wǎng)絡NNC-PID的控制器軟件設計過程以及軟件的編制和調(diào)試。經(jīng)過實驗室對比運行說明，基于神經(jīng)網(wǎng)絡NNC-PID控制器的電液位置伺服機械手PC機+DSP控制系統(tǒng)的控制效果良好，控制器工作可靠，并且參數(shù)調(diào)節(jié)方便。