基于改進(jìn)粒子群算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磁軸承控制研究.pdf

1、磁軸承具有無(wú)摩擦、壽命長(zhǎng)、無(wú)需潤(rùn)滑、回轉(zhuǎn)精度高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航天、機(jī)械加工、動(dòng)力傳動(dòng)、能源交通等領(lǐng)域。磁軸承控制系統(tǒng)是一個(gè)涉及了電磁學(xué)、控制科學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)等多門學(xué)科的復(fù)雜非線性開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)。本文研究對(duì)象是主動(dòng)磁軸承,采用基于改進(jìn)粒子群算法優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線調(diào)整PID控制器參數(shù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)磁懸浮轉(zhuǎn)子的閉環(huán)控制。本文主要做了以下幾個(gè)方面的工作:闡述磁軸承控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成和工作原理。通過(guò)分析磁軸承系統(tǒng)中的電磁關(guān)系建立

2、磁軸承控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。介紹PID控制算法并針對(duì)算法的不足提出改進(jìn)措施。在此基礎(chǔ)上提出磁軸承PID控制方案并對(duì)設(shè)計(jì)的磁軸承PID控制器設(shè)置相關(guān)參數(shù)進(jìn)行仿真研究,在深入分析仿真結(jié)果后提出采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線調(diào)整PID控制器參數(shù)KP,K1,KD的值。提出磁軸承BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器設(shè)計(jì)方案。
　　根據(jù)系統(tǒng)復(fù)雜程度設(shè)定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),選取2個(gè)輸入神經(jīng)元,15個(gè)隱層神經(jīng)元,3個(gè)輸出神經(jīng)元。BP網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸入分別是磁懸浮轉(zhuǎn)子的位移偏差

3、和偏差的變化率,三個(gè)輸出分別對(duì)應(yīng)PID控制器的三個(gè)參數(shù)KP,K1,KD。先根據(jù)一組輸入輸出樣本數(shù)據(jù)對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)練,然后BP網(wǎng)絡(luò)根據(jù)系統(tǒng)性能在線調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值系數(shù)使得P1D控制器參數(shù)最優(yōu)。針對(duì)BP算法的不足引入粒子群算法。通過(guò)分析粒子群算法中各個(gè)參數(shù)對(duì)算法性能的影響,提出相應(yīng)的改進(jìn)方法,其中重點(diǎn)提出基于動(dòng)態(tài)變異思想的改進(jìn)粒子群算法。該算法主要對(duì)粒子群算法中的慣性權(quán)重w進(jìn)行改進(jìn),即先使w線性衰減,再根據(jù)粒子收斂的具體情況對(duì)慣性權(quán)重