神经网络pid控制器MATLAB,BP神经网络PID控制器的Simulink 仿真模型搭建教程

神经网络PID控制器是近年来比较热门的一种控制方法，它可以利用神经网络的非线性映射能力解决传统PID控制器难以解决的非线性、时变等问题。本篇将介绍如何使用MATLAB和Simulink搭建BP神经网络PID控制器的仿真模型。

1. BP神经网络的训练

首先，需要对BP神经网络进行训练。在MATLAB中，可以使用“newff”函数创建一个2-3-1的BP神经网络，其中输入层有两个神经元，隐层有三个神经元，输出层有一个神经元。代码如下：

net=newff(minmax(input),[3,1],{'logsig','purelin'},'trainlm');

其中，“minmax(input)”是将输入数据归一化到[-1,1]之间，[3,1]表示神经网络的拓扑结构，‘logsig’和‘purelin’分别是隐层和输出层的激活函数，‘trainlm’是训练算法。

接着，需要准备训练数据和目标数据。在这里，我们以一个简单的一阶惯性环节为例，准备训练数据和目标数据：

t=0:0.01:10;
y=zeros(1,length(t));
y(1)=0;
for i=2:length(t)
    y(i)=0.9*y(i-1)+0.1*randn;
end
u=randn(1,length(t));
input=[y;u];
output=y;

其中，“y”表示系统的输出，初始值为0，“u”表示系统的输入，是一个白噪声信号，input和output分别表示输入数据和目标数据。

然后，可以使用“train”函数进行BP神经网络的训练：

net=train(net,input,output);

训练完成后，可以使用“sim”函数进行仿真验证：

y_pred=sim(net,input);

2. BP神经网络PID控制器的搭建

接下来，可以使用Simulink搭建BP神经网络PID控制器的仿真模型。首先，需要在“Simulink Library Browser”中找到“Neural Network Toolbox”并打开，然后从中选择“BP Neural Network”。

将“BP Neural Network”模块拖入仿真模型中，双击打开该模块设置窗口。在这里，需要选择之前训练好的BP神经网络模型，并将输入和输出端口连接到系统的输入和输出信号上。

接着，需要添加一个PID控制器模块，在“Simulink Library Browser”中找到“Control System Toolbox”并打开，然后从中选择“PID Controller”。

将“PID Controller”模块拖入仿真模型中，并将其与BP神经网络模块连接。在“PID Controller”模块的设置窗口中，需要设置PID参数。

最后，将系统的输入信号连接到PID控制器的输入端口，将PID控制器的输出信号连接到BP神经网络模块的输入端口，将BP神经网络模块的输出信号连接到系统的输出信号上。

3. BP神经网络PID控制器的仿真

完成以上步骤后，即可运行仿真模型进行验证。可以通过改变PID参数和BP神经网络的拓扑结构对控制效果进行优化。

以上就是使用MATLAB和Simulink搭建BP神经网络PID控制器的仿真模型的教程。