ПИД-реттегіштің нейрожелілік адаптация параметрлерінің алгоритмдерін жасау | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Спецвыпуск

Опубликовано в Молодой учёный №50 (236) декабрь 2018 г.

Дата публикации: 21.12.2018

Статья просмотрена: 3 раза

Библиографическое описание:

Есмаханова Л. Н., Ожраев Б. Н. ПИД-реттегіштің нейрожелілік адаптация параметрлерінің алгоритмдерін жасау // Молодой ученый. — 2018. — №50.1. — С. 5-8. — URL https://moluch.ru/archive/236/55003/ (дата обращения: 26.04.2019).



ПИД реттегіштері динамикалық объектілер үшін, атап айтқанда, сервомеханизмдерде басқару жүйелерінде кеңінен қолданылады. Дегенмен, классикалық ПИД реттегіштерін пайдалану шектеулері мен кемшіліктері бар. Эксперименттер көрсеткендей, объектінің параметрлерін өзгерту бақылаудың сапасын айтарлықтай өзгертеді. Бұл мәселені шешу үшін контроллер параметрлерін бейімдеу әдістерін қолдануға болады.

Нейрондық желілерді пайдалану зияткерлік меншік жүйесін береді және реттеу мүмкіндіктерін кеңейтеді [1].Осыған байланысты қозғалтқыш білігіне айнымалы инерция сәті жағдайында сервопроцессордың жұмыс істеу процесінде реттегіш параметрлерін автоматты түрде бейімдеуді жүзеге асыратын көп қабатты нейрондық желілерді онлайн оқытуға негізделген екі алгоритм жасалды.

Бір жағдайда нейрожелілік бапталуы бар классикалық ПИД-реттегіш пайдаланылады. Екінші жағдайда классикалық реттегіш толығымен нейрожелілік реттегішпен ауыстырылады, ал оның параметрлері жүйенің параметрлеріне байланысты өзгереді.

Нейрожелілік адаптация блогының қадағалау жүйесінің модификациясы

Реттегіш параметрлерін адаптациялаудың іске асырылған әдістерінің бірі гибридтік нейро-ПИД басқару әдісін қарастырамыз. Берілген әдіс параметрлік адаптация алгоритмін іске асыратын классикалық ПИД-реттегіш пен нейрожелілік модульдің бірігіп жұмыс істеуін анықтайды [1]. Нейрожелілік адаптация модулімен жасалынған Simulink-модельді толықтырамыз. 1-суретте жүйенің функционалдық схемасы келтірілген.

1-суретте қадағалау жүйесінің орналасу контуры келтірілген, мұнда НА – нейрожелілік алгоритмді орындайтын блок, РП – орналасу реттегіші, ДП – орналасу датчигі, ОУ – тоқ пен жылдамдық контурынан, сондай-ақ төмендеткіш редуктордан тұратын басқару объектісі.

Адаптация алгоритмі үш қабатты нейронды желі көмегімен басқару объектісінің күйі туралы ақпаратты өңдейді де, реттеу сапасын жақсарту үшін реттегіш коэффициенттеріне мәндер береді. НА блогының кірістік параметрлері болып қадағалау жүйесінің ағымдағы кірістік әсері g, қателік e және жүйенің шығыстық шамасы y табылады. НА блогының шығыстық шамалары болып Kp, Ki және Kd ПИД-реттегіштің күшейту коэффициенттерінің мәндері табылады.

Сурет 1. Гибридтік нейро-ПИД басқаруы бар қадағалау жүйесінің функционалдық схемасы

Нейрожелілік адаптация блогының математикалық сипаттамасы

Реттегіш параметрлерін адаптациялау блогы алгоритмі негізінде үшқабатты тікелей таралатын нейрондық желі, қатенің кері таралуының градиенттік әдіс бойынша салмақтық коэффициенттердің өзгерісі жатыр [2]. Нейрондық желінің құрылымы 2-суретте келтірілген:

Сурет 2. Нейрожелілік алгоритм блогы негізіндегі нейрондық желінің құрылымдық схемасы

Жасанды нейрондық желінің қателерді артуымен және дәстүрлі ПИД контроллерімен өзара әрекеттестігі PID бақылау параметрлерін жеткіліксіз анықтауға байланысты проблемаларды тиімді шеше алады. Бұл НЖ-нің кез-келген сызықтық емес функцияны, желілік құрылымның қарапайымдылығын және оқыту алгоритмінің мүмкіндіктерін жақындату қабілетін түсіндіреді.

Нейрожелілік адаптация блогының жұмыс алгоритм схемасы 3-суретінде келтірілген:

Сурет 3. Нейрожелілік алгоритм блогының жұмыс алгоритмі

Нейро-ПИД басқарылуы бар қадағалау жүйесін модельдеу

4-суретте гибридті нейро-ПИД басқарылуы бар қадағалау жүйесінің Simulink-моделі көрсетілген.

Сурет 4. Нейро-ПИД басқарылуы бар қадағалау жүйесінің Simulink-моделі

5-суреттегі келтірілген пайдаланушының nnpidkoef блогы НА алгоритмін іске асырады. Оның кірісіне тапсырма g, қате e және жүйенің шығысы y келіп түседі. Блоктың шығыстары орналасу реттегішінің коэффициенттері болып табылады [3].

Жүйенің жұмыс нәтижелері төменде келтірілген. 6-суретте сатылы әсерлерге жүйенің реакция графигі көрсетілген. Бұл кезде кезектегі сатыны беру кезінде жүйеде инерция моменті өзгереді. Бастапқыда ол J= 0.0835 кг*м2 тең, ол 3 есе ұлғаяды 3J=0.2505 кг*м2 және соңғы тапсырма алдында бастапқы шамаға J/3=0.0278 кг*м2 қатысты 3 есе азаяды. 7-суретте синусоидалды тапсырманың жүйе кірісіне келіп түсетін шығыстық шаманың графигі келтірілген. Моменттің өзгеру жағдайлары өзгеріссіз қалады. Өзгеру уақыты 0,5 және 1 секунд.

Сурет 5. Инерцияның өзгеретін моментінде сатылы әсерлесуге нейро-ПИД-реттегіші бар жүйе реакциясы

Сурет 6. Инерцияның өзгеретін моментінде синосуидалды әсерлесуге нейро-ПИД-реттегіші бар жүйе реакциясы

Сурет 7. Реттегіш параметрлерінің өзгеру графигі

Әдебиет:

1. Аведьян Э.Д. Алгоритмы настройки многослойных нейронных сетей // АиТ. – 2005. - № 4. – С. 106–118.

2. Автоматизация синтеза и обучение интеллектуальных систем управления / И.М. Макаров, В.М. Лохин, С.В. Манько, М.П. Романов; под ред. И.М. Макарова и В.М. Лохина. – М.: Наука, 2009. – 228 с.

3. Галушкин А.И. Нейронные сети: основы теории. - М.: Горячая линия – Телеком, 2010. - 496 с.

Основные термины (генерируются автоматически): бар, PID, адаптация, Макаров.


Похожие статьи

Создание робота автономного движения по линии

Ключевые слова: конкурс робототехники, автономное движение по линии, ПИД регулятор, А-мега. В современный период технологии робототехники активно развиваются и внедряются в повседневную жизнь. В частности, распространению автоматизации в Российской федерации...

Разработка адаптивной системы регулирования давления пара на...

экономить до 5% сырья и энергоресурсов по сравнению с неоптимально настроенным классическим ПИД регулятором. Разрабатываемые варианты систем управления с адаптивными регуляторами, реализующими принципы структурной и параметрической адаптации, относятся...

Использование метода обратного распространения ошибки для...

Показано происхождение, назначение и роль алгоритмов адаптации в задачах управления, как инструмента, обеспечивающего качество управления. Показано, что качество управления зависит от удачного выбора и успеха решения задачи адаптации.

Управление адаптацией персонала в организациях сферы услуг

В данной статье проведен анализ процесса адаптации персонала организации, относящейся к сфере услуг (супермаркет, пивной бар); приведены рекомендации по совершенствованию и оптимизации данного процесса.

Психофизиологическая адаптация лиц операторского профиля...

Совершенствование средств транспорта, развитие авиации и космонавтики требует проведения более тщательного отбора операторов движущихся устройств с целью их наименьшей подверженности укачиванию.

Цифровой импульсный понижающий преобразователь напряжения...

Рассмотрение вопросов разработки цифрового понижающего преобразователя под управлением нелинейного регулятора, синтезированного методом аналитического конструирования агрегированных регуляторов (АКАР).

О непараметрическом алгоритме управления макрообъектом

Введение. Внастоящие время, при управлении дискретными непрерывными процессами в разных отраслях промышленности, часто используют стандартные типовые законы регулирования (П, ПИ, ПИД регуляторы).

Технологии социокультурной интеграции детей из семей мигрантов

К основной проблеме, из первой категории, относится проблема социокультурной адаптации детей из семей мигрантов. Прежде чем описывать данную проблему необходимо дать определение понятию «социокультурная адаптация» для более полного и глубокого понимания.

Игрофикация маркетинговых коммуникаций как эффективный...

Библиографическое описание: Макарова А. С., Басова С. Н. Игрофикация маркетинговых коммуникаций как эффективный способ общения с

Это геосервис с игровой составляющей. В «Foursquare» пользователи, приходя в какое-либо место (бары, рестораны, отели, кино...

Субъективно переживаемая возрастная дискриминация

В статье представлены результаты проведенного исследования, которое было направлено на определение и сравнение уровня переживаемой возрастной дискриминации среди представителей подросткового возраста и взрослых людей.

Похожие статьи

Создание робота автономного движения по линии

Ключевые слова: конкурс робототехники, автономное движение по линии, ПИД регулятор, А-мега. В современный период технологии робототехники активно развиваются и внедряются в повседневную жизнь. В частности, распространению автоматизации в Российской федерации...

Разработка адаптивной системы регулирования давления пара на...

экономить до 5% сырья и энергоресурсов по сравнению с неоптимально настроенным классическим ПИД регулятором. Разрабатываемые варианты систем управления с адаптивными регуляторами, реализующими принципы структурной и параметрической адаптации, относятся...

Использование метода обратного распространения ошибки для...

Показано происхождение, назначение и роль алгоритмов адаптации в задачах управления, как инструмента, обеспечивающего качество управления. Показано, что качество управления зависит от удачного выбора и успеха решения задачи адаптации.

Управление адаптацией персонала в организациях сферы услуг

В данной статье проведен анализ процесса адаптации персонала организации, относящейся к сфере услуг (супермаркет, пивной бар); приведены рекомендации по совершенствованию и оптимизации данного процесса.

Психофизиологическая адаптация лиц операторского профиля...

Совершенствование средств транспорта, развитие авиации и космонавтики требует проведения более тщательного отбора операторов движущихся устройств с целью их наименьшей подверженности укачиванию.

Цифровой импульсный понижающий преобразователь напряжения...

Рассмотрение вопросов разработки цифрового понижающего преобразователя под управлением нелинейного регулятора, синтезированного методом аналитического конструирования агрегированных регуляторов (АКАР).

О непараметрическом алгоритме управления макрообъектом

Введение. Внастоящие время, при управлении дискретными непрерывными процессами в разных отраслях промышленности, часто используют стандартные типовые законы регулирования (П, ПИ, ПИД регуляторы).

Технологии социокультурной интеграции детей из семей мигрантов

К основной проблеме, из первой категории, относится проблема социокультурной адаптации детей из семей мигрантов. Прежде чем описывать данную проблему необходимо дать определение понятию «социокультурная адаптация» для более полного и глубокого понимания.

Игрофикация маркетинговых коммуникаций как эффективный...

Библиографическое описание: Макарова А. С., Басова С. Н. Игрофикация маркетинговых коммуникаций как эффективный способ общения с

Это геосервис с игровой составляющей. В «Foursquare» пользователи, приходя в какое-либо место (бары, рестораны, отели, кино...

Субъективно переживаемая возрастная дискриминация

В статье представлены результаты проведенного исследования, которое было направлено на определение и сравнение уровня переживаемой возрастной дискриминации среди представителей подросткового возраста и взрослых людей.

Задать вопрос