用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的二象限開關(guān)電感DC/DC變換器

這是一非線性控制系統(tǒng)。由方程我們可以看出電阻R嚴(yán)重地影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)。

4.2反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPNN）方案

　　做少量的數(shù)學(xué)運(yùn)算可以看出，對于一個(gè)恒定的電感電流，存在著一個(gè)相應(yīng)的外加電壓Vi。

可以把一個(gè)具有多輸入和多輸出的反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPNN）放置在輸入端和輸出端之間。經(jīng)過分析，電流－功率控制采用三個(gè)神經(jīng)元層次，分別是輸入層（IL），隱含層（HL）和輸出層（OL）。反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPNN）的結(jié)構(gòu)如圖7所示，它由三層組成，每層都含有大量的神經(jīng)元。同一層的所有神經(jīng)元的函數(shù)是相同的，而不同層的神經(jīng)元函數(shù)不同。控制系統(tǒng)布局示意圖如圖6所示。

4.3結(jié)構(gòu)描述

w1ij,w2ij和w3ij是輸入層、隱含層和輸出層神經(jīng)元的權(quán)值；θij是n－維第i個(gè)元素的活化寬度；Pij是r－維第i個(gè)元素；λij是寬度矢量的第i個(gè)元素；ρij是m－維第i個(gè)活化值。

4．4自學(xué)習(xí)函數(shù)

　　由系統(tǒng)要求可知訓(xùn)練最佳極限是：

　　·電流響應(yīng)超調(diào)量≤5％；

　　·功率響應(yīng)超調(diào)量≤10％；

　　·波形搖擺≤2個(gè)周期。

　　所有神經(jīng)元的加權(quán)系數(shù)都會影響輸出參數(shù)的響應(yīng)，加權(quán)系數(shù)由反向傳播學(xué)習(xí)技術(shù)來確定以滿足上述極限。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)每一神經(jīng)元的所有權(quán)值必須被確定，通常稱為訓(xùn)練過程。這里我們介紹一種自動調(diào)節(jié)技術(shù)來訓(xùn)練這些權(quán)值。

　　反向傳播學(xué)習(xí)技術(shù)是以最小均方（LMS）運(yùn)算為基礎(chǔ)的，它是與斜率有關(guān)的搜索方法。學(xué)習(xí)過程可以從預(yù)置初始值開始，即將所有加權(quán)值（率）先設(shè)置為一個(gè)單位。當(dāng)用這些權(quán)值得出的實(shí)際輸出與目標(biāo)之間差別最小時(shí)，學(xué)習(xí)過程才算完成。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)規(guī)模不大的網(wǎng)，所以訓(xùn)練過程不需要很長時(shí)間即可完成。通常僅需要5∽15秒。

5實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　測試裝備包括一個(gè)14V的電池作為負(fù)載和一個(gè)42V的直流源做電源。測試條件為：f=1∽5kHz,V1=42V和V2=－14V,L=0.3mH,R=3mΩ，體積=4000(in3)，實(shí)測結(jié)果如表2所示?？偟钠骄β拭芏?PD)為27.8W/in3。這種電路的功率密度比經(jīng)典變換器的功率密度要高得多。經(jīng)典變換器的功率密度通常小于5W/in3。因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/開關(guān)">開關(guān)頻率很低，所以電磁干擾（EMI）很弱。

6結(jié)論

　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)已成功地應(yīng)用在二象限開關(guān)電感DC/DC變換器中，它克服了當(dāng)導(dǎo)通常占空k為臨界值時(shí)所引起的系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的不足，從而獲得一個(gè)平穩(wěn)的能量傳輸過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了我們的設(shè)計(jì)和反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BPNN）技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

表2不同頻率時(shí)的實(shí)測結(jié)果