專(zhuān)利名稱(chēng)：非線性精密鍛壓機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其是一種非線性精密鍛壓機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法。
背景技術(shù)：
鍛壓是機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一，是研發(fā)、生產(chǎn)各類(lèi)機(jī)械裝備的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)，是制造機(jī)械產(chǎn)品關(guān)鍵零件和重要零件不可缺少的毛坯件。其應(yīng)用范圍涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防工業(yè)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。在汽車(chē)、鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛、電力、石化、煤炭、冶金、航空、航天、船舶、兵器和機(jī)械等工業(yè)部門(mén)中，至關(guān)重要的承力構(gòu)件都是由鍛件制造的。目前國(guó)內(nèi)的鍛壓機(jī)械控制算法應(yīng)用最為廣泛的是比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱(chēng)PID 控制。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。然而，對(duì)于非線性控制領(lǐng)域，應(yīng)用傳統(tǒng)的PID算法卻不能得到很好的應(yīng)用效果。70年代后期興起的智能控制理論為智能控制系統(tǒng)通過(guò)模仿人腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)、思維、 專(zhuān)家決策、生物進(jìn)化和群體特性等；可設(shè)計(jì)出高智能的控制器，為大規(guī)模復(fù)雜的系統(tǒng)控制提供了一種解決方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是(人工)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與控制理論相結(jié)合的產(chǎn)物，它匯集了多學(xué)科的研究成果，包括數(shù)學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、腦科學(xué)、遺傳學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、 自動(dòng)控制學(xué)等學(xué)科理論、技術(shù)和方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器是使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為控制器與 (或)辨識(shí)器，對(duì)被控系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)、訓(xùn)練和控制。它具有對(duì)非線性函數(shù)逼近、大規(guī)模并行處理、學(xué)習(xí)、尋優(yōu)和自適應(yīng)、自組織的能力，能解決復(fù)雜的非線性、不確定、不確知系統(tǒng)在不確定、不確知環(huán)境中的控制問(wèn)題，使控制系統(tǒng)穩(wěn)定、魯棒性好，具有要求的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)模控制應(yīng)用到精密鍛壓機(jī)上，有效提升非線性精密鍛壓機(jī)精度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是所述的控制系統(tǒng)由低通濾波器G(Z)、對(duì)象模型P(Z)、對(duì)象逆模型D(Z)、對(duì)象正模型Q (Z)以及系統(tǒng)擾動(dòng)d組成；系統(tǒng)輸入r為工作滑塊位移的設(shè)定值，對(duì)象逆模型D (Z)輸出為控制信號(hào)U，控制信號(hào)u經(jīng)對(duì)象模型P(Z)后與系統(tǒng)擾動(dòng)d疊加形成工作滑塊的實(shí)際位移輸出y，控制信號(hào)u經(jīng)對(duì)象正模型Q(Z)輸出yl，y與yl的誤差信號(hào)el作為系統(tǒng)的閉環(huán)反饋量。采用三層的BP網(wǎng)絡(luò)建立系統(tǒng)的正模型，輸入結(jié)點(diǎn)的輸出為=O11 =少(幻A=u(k)， 隱層結(jié)點(diǎn)輸出為對(duì)⑴=樹(shù)，輸出層的輸出為沖+ι)= <《(ο，其中i，j，
./=07=1
η= 1,2,3,^2 『3為網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)系數(shù)。乂·、取可微的S型作用函數(shù)樹(shù)x) = :^7，計(jì)算網(wǎng) π、 π Ψ\*)1 + e絡(luò)的目標(biāo)函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種非線性精密鍛壓機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法，其特征在于所述的控制系統(tǒng)由低通濾波器G(Z)、對(duì)象模型P(Z)、對(duì)象逆模型D(Z)、對(duì)象正模型Q(Z)以及系統(tǒng)擾動(dòng)d組成；系統(tǒng)輸入r為工作滑塊位移的設(shè)定值，對(duì)象逆模型D (Z)輸出為控制信號(hào)u，控制信號(hào)u經(jīng)對(duì)象模型P(Z)后與系統(tǒng)擾動(dòng)d疊加形成工作滑塊的實(shí)際位移輸出y，控制信號(hào)u經(jīng)對(duì)象正模型 Q(Z)輸出yl，y與yl的誤差信號(hào)el作為系統(tǒng)的閉環(huán)反饋量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于采用三層的BP網(wǎng)絡(luò)建立系統(tǒng)的正模η型，輸入結(jié)點(diǎn)的輸出為W ,,, ,,,隱層結(jié)點(diǎn)輸出為對(duì)(ο=_Σ<《ω)，輸出Ox = y(k)、。2 = u(k)，.,=O3層的輸出為3^ + 1) = Σ<《⑴，其中i，j，n = 1，2，3，跟2 -為網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)系數(shù)。，、7=1 ‘W'i、Wa<Ρ(·)取可微的s型作用函數(shù)P(X)=T^7，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù)1 Λ-e2
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于采用三層的BP網(wǎng)絡(luò)建立系統(tǒng)的η逆模型，輸入結(jié)點(diǎn)的輸出為#，隱層結(jié)點(diǎn)輸出《㈨，輸出層的3輸出“㈨= g(Z^/3<9i(0)，其中i，j，n= 1，2，3，見(jiàn)2見(jiàn)3為網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)系數(shù)。，、取可微 j=ow,j、yvUφ{(diào)·)的s型作用函數(shù)樹(shù)χ) = 一，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù)乂 = [yr(k + ^)-y(k + \)f。\+e~x2
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于低通濾波器G(Z)取一階形式， 1-αG(Z) =-r a = 0.707。l-az ，
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于低通濾波器G(Z)取一階形式， 1-αG(Z) =-r a = 0.707。l-az ，
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于在控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中可根據(jù)控制量u(k)、輸出y(k)和誤差el (k)動(dòng)態(tài)地修改對(duì)象的正模型，可根據(jù)輸出y(k)和控制量u(k)輸出動(dòng)態(tài)地修改對(duì)象的逆模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于在控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中可根據(jù)控制量u (k)、輸出y(k)和誤差el (k)動(dòng)態(tài)地修改對(duì)象的正模型，可根據(jù)輸出y(k)和控制量 u(k)輸出動(dòng)態(tài)地修改對(duì)象的逆模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于在控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中可根據(jù)控制量u(k)、輸出y(k)和誤差el (k)動(dòng)態(tài)地修改對(duì)象的正模型，可根據(jù)輸出y(k)和控制量 u(k)輸出動(dòng)態(tài)地修改對(duì)象的逆模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于在控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中可根據(jù)控制量u(k)、輸出y(k)和誤差el (k)動(dòng)態(tài)地修改對(duì)象的正模型，可根據(jù)輸出y(k)和控制量 u(k)輸出動(dòng)態(tài)地修改對(duì)象的逆模型。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其是一種非線性精密鍛壓機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法。所述的控制系統(tǒng)由低通濾波器G(Z)、對(duì)象模型P(Z)、對(duì)象逆模型D(Z)、對(duì)象正模型Q(Z)以及系統(tǒng)擾動(dòng)d組成；系統(tǒng)輸入r為工作滑塊位移的設(shè)定值，對(duì)象逆模型D(Z)輸出為控制信號(hào)u，控制信號(hào)u經(jīng)對(duì)象模型P(Z)后與系統(tǒng)擾動(dòng)d疊加形成工作滑塊的實(shí)際位移輸出y，控制信號(hào)u經(jīng)對(duì)象正模型Q(Z)輸出y1，y與y1的誤差信號(hào)e1作為系統(tǒng)的閉環(huán)反饋量。通過(guò)本發(fā)明構(gòu)建的控制系統(tǒng)，可有效提升非線性精密鍛壓機(jī)的精度；可廣泛應(yīng)用于非線性精密鍛壓機(jī)上。
文檔編號(hào)B21J9/20GK102357637SQ20111029142
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者陳冰冰, 黃偉權(quán) 申請(qǐng)人:佛山市順德工業(yè)與信息技術(shù)研究中心有限公司