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廈門莫格電氣自動化有限公司
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更新時間:2017-07-28 17:52:20瀏覽次數(shù):466次
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單神經元PID控制模塊設計思路
數(shù)控機床的zui高運動速度、跟蹤精虞、定位精度等重要指標均取決于驅動及位置控制系統(tǒng)的動態(tài)與靜態(tài)性能。因此,研究與開發(fā)高性能的驅動系統(tǒng)及位置控制系統(tǒng),一直是數(shù)控機床的關鍵技術之一.
目前數(shù)控機床位置伺服控制仍然普遍采用經典控制方法,如比例型或比例2積分型等算法,其優(yōu)點是算法簡便、易于實現(xiàn),但存在著控制參數(shù)適應性差、抗*力不強等缺陷。
本模塊利用神經網絡的自學功能,設計一種在線智能型位置控制算法,圖1所示為半閉環(huán)位置伺服控制系統(tǒng)結構圖。
半閉環(huán)位置伺服控制框圖
圖1 半閉環(huán)位置伺服控制框圖P350/070 ABB
由于絲杠螺距誤并以及受載后絲杠 軸承變形等影響,半閉環(huán)對檢測結果的校正并刁`*,控制精度比閉環(huán)要低 些,根據(jù)自動控制的原理可知,工作臺是一個質量元件,傳動機構因有變形,可視為彈性元件,兩耆構成一個低阻尼振蕩環(huán)節(jié)。半閉環(huán)不包含這個環(huán)節(jié),一般不會引起進給振蕩,而閉環(huán)若參數(shù)選取不當,則有可能產生不穩(wěn)定。為了研究問題的方便,可將速度伺服單元等效為一階慣性環(huán)節(jié)。
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式中:K1為速度伺服單元增益(rad/(s·V));T1為速度伺服單元時間常數(shù),它對應在給定的電壓Uand下電機轉速θo達到穩(wěn)態(tài)值的63.2%時所對應的時間。通過實驗測定,在帶載無切削條件下本系統(tǒng)T1≈80ms,而且輸出響應基本符合一階慣性環(huán)節(jié)。
由圖1的半閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)可得如圖2所示數(shù)控機床位置伺服控制模型。
數(shù)控機床位置伺服單位負反饋框圖
圖2 數(shù)控機床位置伺服單位負反饋框圖
本模塊采用的單神經元控制器原理圖如圖3所示。
單神經元控制器
圖3單神經元控制器
本模塊提出的學習規(guī)則采用反饋原理,同時將Hebb規(guī)則與δ規(guī)則結合起來,即學習信號取為:
圖6-x所示的神經元控制率可表示為:
式中:Ku為神經元比例系數(shù);f[u]為神經元激發(fā)函數(shù)。由上面式子可知,這是位置式神經元PID控制器,性能更加*的增量式PID控制器可表示如下:
上式為簡單起見,取f[u]=u.
與傳統(tǒng)的PID相比,神經元控制僅僅是PID增益,要由學習算法來調整。
學習算法是簡單的代數(shù)運算,因而實時性強。權系數(shù)的學習是為了確保系統(tǒng)的跟蹤誤差收斂于0,只要跟蹤誤差存在,學習過程就會使權值變化,從而使誤差快速趨于0。
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