帮我写一段粒子群优化RBF模糊神经网络PID参数的matlab程序,并且将程序和simulink结合起来
时间: 2024-01-22 22:18:08 浏览: 140
RBF神经网络自适应控制MATLAB仿真
以下是粒子群优化RBF模糊神经网络PID参数的MATLAB程序:
``` matlab
clc;
clear;
close all;
%% 初始化参数
n = 20; % 粒子数量
maxiter = 100; % 最大迭代次数
c1 = 2; % 学习因子
c2 = 2; % 学习因子
w = 0.9; % 惯性因子
d = 4; % 输入维数
k = 4; % 隐层节点数
m = 1; % 输出维数
N = 500; % 数据集大小
X = rand(N,d)*10-5; % 产生数据集
Y = zeros(N,m);
for i=1:N
Y(i) = sin(X(i,1))+cos(X(i,2))+X(i,3)^2+X(i,4)+rand(1);
end
%% 初始化粒子位置和速度
p = rand(n,d*k+m)*10-5;
v = rand(n,d*k+m)*2-1;
pbest = p;
gbest = p(1,:);
fpbest = zeros(n,1);
fgbest = inf;
%% 开始迭代
for iter=1:maxiter
% 计算适应度
f = zeros(n,1);
for i=1:n
[f(i),~] = RBF_PID(p(i,:)',X,Y,d,k,m);
if f(i)<fpbest(i)
fpbest(i) = f(i);
pbest(i,:) = p(i,:);
end
if f(i)<fgbest
fgbest = f(i);
gbest = p(i,:);
end
end
% 更新速度和位置
for i=1:n
v(i,:) = w*v(i,:) + c1*rand(1,d*k+m).*(pbest(i,:)-p(i,:))...
+ c2*rand(1,d*k+m).*(gbest-p(i,:));
p(i,:) = p(i,:) + v(i,:);
end
disp(['iter = ',num2str(iter),' best = ',num2str(fgbest)]);
end
%% 测试模型
Xtest = rand(100,d)*10-5;
Ytest = zeros(100,m);
for i=1:100
Ytest(i) = sin(Xtest(i,1))+cos(Xtest(i,2))+Xtest(i,3)^2+Xtest(i,4)+rand(1);
end
Ypred = zeros(100,m);
for i=1:100
Ypred(i) = RBF_PID(gbest',Xtest(i,:),Ytest(i),d,k,m);
end
figure;
plot(Ytest,'b');hold on;
plot(Ypred,'r');hold off;
legend('真实值','预测值');
%% RBF_PID函数
function [f,Ypred] = RBF_PID(w,X,Y,d,k,m)
% X:输入数据 N*d
% Y:输出数据 N*m
% d:输入维数
% k:隐层节点数
% m:输出维数
% w:权重向量 d*k+m
% f:适应度值
% Ypred:预测输出 N*m
%% 初始化参数
sigma = 1; % RBF函数宽度
eta = 0.1; % PID控制器系数
Kp = w(end-2); % PID控制器参数
Ki = w(end-1); % PID控制器参数
Kd = w(end); % PID控制器参数
%% 计算RBF函数值
N = size(X,1);
H = zeros(N,k);
for i=1:N
for j=1:k
H(i,j) = exp(-norm(X(i,:)-w((j-1)*d+1:j*d)')/(2*sigma^2));
end
end
%% 计算输出值
Ypred = H*w(1:k*d)+eta*Kp*Y(1)+eta*Ki*(sum(Y)+Ypred(1))/N+eta*Kd*(Ypred(1)-Ypred(2));
f = norm(Ypred-Y)^2; % 适应度值
end
```
以下是将程序和Simulink结合起来的步骤:
1. 在Simulink中新建一个模型,命名为`RBF_PID`。
2. 在模型中添加两个输入变量`X`和`Y`,分别表示输入和输出数据。
3. 在模型中添加一个MATLAB函数块,将上述程序复制到该块中。
4. 将MATLAB函数块的输入变量`u`设置为`[X;Y]`,输出变量`y`设置为`[f;Ypred]`,并且设置MATLAB函数块的输出尺寸为`[2,1]`。
5. 在模型中添加一个Scope块,用于显示模型的输出结果。
6. 连接MATLAB函数块和Scope块。
7. 保存模型并运行。
注意事项:
1. 在Simulink中运行程序时,需要先在MATLAB命令行中运行上述程序,以便定义RBF_PID函数。
2. 在Simulink中使用MATLAB函数块时,需要确保函数块的输入和输出变量类型与程序中定义的类型一致。
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