基于BP神经网络PID控制器的双闭环直流调速系统仿真.doc

摘要：本文先后介绍直流电机的工作原理、 PID控制器、神经网络和设计方法的过程，以及仿真结果的对比。我的毕设是要求做一个双闭环直流调速系统仿真，并且仿真模型中的PID控制器不同于普通的PID，他是采用BP神经网络的PID控制器。首先把普通PID的转速环和电流环的双闭环模型给搭建出来使转速达到稳定值，之后把转速环中的普通PID换成基于BP神经网络的PID控制器。确定BP神经网络的结构为3-8-3，BP神经网络有3个输入分别是给定额定转速值、实际转速值和他们的误差，3个输出的分别是PID控制器的Kp、Ki、Kd参数。而BP神经网络的输入输出间的控制算法就用S函数来编写实现。最后根据毕设仿真中的普通PID和BP神经网络PID的控制效果的实际曲线进行比较。根据BP网络得到的结果，和普通PID控制器得到的结果作对比可以发现 BP神经网络PID控制器能够用来处理离散数据，同时施加干扰时振荡次数少具备较强的抗干扰能力，但是他的学习时间较长，调节时间长，所以仍须改进。

关键词：BP神经网络；PID控制器；直流电机；双闭环调速系统；S函数

目录

摘要

Abstract

1. 绪论-1

1.1 课题研究的目的以及意义-1

1.2 国内外的研究现状和发展趋势-2

2. 直流电机的原理-4

2.1 直流电动机结构及工作原理-4

2.2 直流电动机的调速方法-5

2.3 直流电动机调速的稳态性能指标和动态性能指标-6

2.3.1稳态性能指标-6

2.3.2 动态性能指标-6

3. PID控制技术-7

3.1 PID控制器的仿真结构以及传递函数表示-7

3.2 数字PID控制器-7

3.2.1 基本的数字PID控制器算法-7

3.2.2. 改善的数字PID控制器算法-8

3.3 PID控制器各环节作用-9

3.4 PID控制器的整定方法-9

4. 人工神经网络-10

4.1 神经网络的发展历程-10

4.2 神经网络的特点-10

4.3 BP神经网络的结构-11

4.4 BP神经网络的算法-12

4.5 BP神经网络算法的训练方式及算法的改进方法-14

4.6 BP神经网络的设计的一般步骤-15

5. 双闭环直流调速系统参数设计-17

5.1 晶闸管放大器和其他环节的传递函数-18

5.2 调节器的设计-19

5.2.1 电流调节器的设计-19

5.2.2 转速调节器的设计-20

5.2.3 BP神经网络PID控制器的设计-20

6. 双闭环直流调速系统仿真-24

7. 对比总结和展望-31

参考文献-33

致谢-35