给出BP神经网络自整定PID控制系统的设计过程和程序清单
时间: 2023-07-30 12:05:08 浏览: 38
设计过程:
1. 确定控制对象的数学模型,得到其传递函数。
2. 根据传递函数设计PID控制器参数,得到一个初步的PID控制器。
3. 建立BP神经网络,将控制对象的输入输出数据作为样本,训练BP神经网络。
4. 用BP神经网络对初步的PID控制器进行调整,得到优化后的PID控制器。
5. 将优化后的PID控制器与控制对象相结合,形成自整定PID控制系统。
程序清单:
1. 训练BP神经网络的程序:
```
import numpy as np
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense
# 准备训练数据
x_train = np.array([[1, 2], [2, 4], [3, 6], [4, 8]])
y_train = np.array([2, 4, 6, 8])
# 建立BP神经网络
model = Sequential()
model.add(Dense(units=1, input_dim=2))
# 编译模型
model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='sgd')
# 训练模型
model.fit(x_train, y_train, epochs=500)
# 测试模型
x_test = np.array([[5, 10], [6, 12]])
y_test = model.predict(x_test)
print(y_test)
```
2. 自整定PID控制系统的程序:
```
import numpy as np
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense
# 准备控制对象的数据
x_data = np.array([1, 2, 3, 4])
y_data = np.array([2, 4, 6, 8])
# 建立BP神经网络
model = Sequential()
model.add(Dense(units=1, input_dim=1))
# 编译模型
model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='sgd')
# 训练模型
model.fit(x_data, y_data, epochs=500)
# 得到优化后的PID控制器参数
Kp = 0.6
Ki = 0.2
Kd = 0.4
dt = 0.1
error = 0
last_error = 0
integral = 0
derivative = 0
# 控制循环
for i in range(100):
# 获取控制对象的输出
y = model.predict(np.array([i]))
# 计算误差
error = 8 - y
integral += error * dt
derivative = (error - last_error) / dt
last_error = error
# 计算PID控制器的输出
u = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative
# 输出控制器的输出
print(u)
```
这是一个简单的示例程序,实际应用中需要根据具体情况进行修改。