利用python或者matlab设计神经网络控制系统,对象自拟某二阶系统
时间: 2023-07-31 09:09:25 浏览: 159
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好的,我可以为您提供一个基本的神经网络控制系统设计方案,您可以根据自己的需求进行修改与完善。以下是基本的流程:
1. 系统建模:根据您所自拟的二阶系统,首先需要对其进行数学建模,得到其状态空间方程或传递函数。
2. 神经网络设计:将神经网络作为控制器,设计其结构和参数。根据系统的状态空间方程或传递函数,采用反向传播算法训练神经网络,以实现对系统的控制。
3. 控制系统仿真:将神经网络控制器与所建模的二阶系统进行仿真,观察系统的响应情况,调整控制器参数,直至达到满意的控制效果。
以下是一个简单的Python代码示例,用于实现神经网络控制器的设计和仿真:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import tensorflow as tf
# 定义神经网络结构和参数
input_size = 1
hidden_size = 10
output_size = 1
learning_rate = 0.01
X = tf.placeholder(tf.float32, shape=[None, input_size])
Y = tf.placeholder(tf.float32, shape=[None, output_size])
weights1 = tf.Variable(tf.random_normal([input_size, hidden_size]))
biases1 = tf.Variable(tf.zeros([hidden_size]))
weights2 = tf.Variable(tf.random_normal([hidden_size, output_size]))
biases2 = tf.Variable(tf.zeros([output_size]))
# 定义神经网络的前向传播过程
hidden_layer = tf.nn.sigmoid(tf.matmul(X, weights1) + biases1)
Y_pred = tf.matmul(hidden_layer, weights2) + biases2
# 定义损失函数和优化器
loss = tf.reduce_mean(tf.square(Y - Y_pred))
optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate).minimize(loss)
# 生成仿真数据
t = np.linspace(0, 10, 1000)
plant_output = np.sin(t) + np.random.randn(1000) * 0.1
plant_input = np.zeros_like(plant_output)
plant_input[:-1] = plant_output[1:]
# 训练神经网络控制器
sess = tf.Session()
sess.run(tf.global_variables_initializer())
for i in range(1000):
_, loss_val = sess.run([optimizer, loss], feed_dict={X: plant_input.reshape(-1, 1), Y: plant_output.reshape(-1, 1)})
if i % 100 == 0:
print("Step:", i, "Loss:", loss_val)
# 使用神经网络控制器进行仿真
control_output = np.zeros_like(plant_output)
control_output[0] = plant_output[0]
for i in range(1, len(control_output)):
control_input = sess.run(Y_pred, feed_dict={X: control_output[i-1].reshape(1, -1)})
control_output[i] = control_input
# 绘制仿真结果
plt.figure()
plt.plot(t, plant_output, label="Plant Output")
plt.plot(t, control_output, label="Control Output")
plt.legend()
plt.show()
```
上述代码中,我们定义了一个包含一个隐藏层和一个输出层的神经网络,使用反向传播算法训练神经网络控制器,然后使用训练好的控制器进行仿真。仿真结果可以通过绘制仿真信号的图像进行观察。
希望这个简单的方案可以帮助到您。
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