屏蔽門門機控制器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)pid方法及其控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制方法的屏蔽門門機控制器，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID結(jié)構(gòu)為2′3′1結(jié)構(gòu)，屬于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分別為輸入層、隱含層和輸出層，其特征在于，包括以下步驟：參考轉(zhuǎn)速與電機反饋轉(zhuǎn)速n分別輸入到輸入層的兩個神經(jīng)元，按照特定的函數(shù)輸出，分別輸出到隱含層的比例、積分、微分三個神經(jīng)元，按照特定函數(shù)輸出到輸出層，輸出參考電流，本發(fā)明的有益效果：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制跟蹤精度高、魯棒性強、對于系統(tǒng)參數(shù)漂移能有效地調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)了自適應(yīng)控制功能，具有明顯的優(yōu)越性，而采用N-PID控制方法的屏蔽門門機控制器也具有精度高、魯棒性強的特點。
【專利說明】屏蔽門門機控制器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID方法及其控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軌道交通屏蔽門門機控制設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及屏蔽門門機控制器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市軌道交通的迅速發(fā)展，地鐵已成為人們出行最便捷、經(jīng)濟和高效的交通工具之一；與此同時，對于屏蔽門的可靠運行也提出了越來越高的要求。屏蔽門是安裝在地鐵車站站臺邊緣的玻璃門，它將站臺和列車運行區(qū)域隔開，具有提高站臺安全性、減少車站環(huán)控系統(tǒng)的投資等特點。直流無刷電動機具有交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、壽命長的特點，又具有普通直流電動機良好的機械特性和調(diào)速性，目前，廣泛應(yīng)用于地鐵屏蔽門的門機驅(qū)動。地鐵屏蔽門門機控制算法通常采用常規(guī)PID控制，由于無刷直流電機的參數(shù)非線性和時變，這就使得屏蔽門的響應(yīng)速度較慢，又由于傳統(tǒng)的PID存在超調(diào)和短時振蕩問題，使得屏蔽門運行時不穩(wěn)定，同時抗干擾能力不強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種屏蔽門門機控制器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID方法和一種利用該方法的屏蔽門門機控制器，具體技術(shù)方案如下:
一種屏蔽門門機控制器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID方法，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID結(jié)構(gòu)為2' 3' I結(jié)構(gòu)，屬于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分別為輸入層、隱含層和輸出層，其特征在于，包括以下步驟:
參考轉(zhuǎn)速^*與電機反饋轉(zhuǎn)速η分別輸入到輸入層的兩個神經(jīng)元，按照特定的函數(shù)輸
出，分別輸出到隱含層的比例`、積分、微分三個神經(jīng)元，按照特定函數(shù)輸出到輸出層，輸出參
考電流。
[0004]一種采用該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID方法控制的屏蔽門門機控制器，包括門機控制器D⑶的中央控制器、單元控制器PEDC、驅(qū)動UPS、整流器、逆變器、電流采集器、帶位置傳感器的無刷直流電機BLDCM，其中:中央控制器通過異步串行通訊SCI模塊與PEDC連接，整流器與驅(qū)動UPS連接，逆變器與整流器連接，BLDCM與逆變器連接，電流采集器與逆變器連接，中央控制器通過正交編碼脈沖電路QEP模塊與BLDCM的位置傳感器連接，通過D/A模塊與電流采集連接，通過脈寬調(diào)制PWM模塊與逆變器連接，中央控制器內(nèi)部采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制，電流內(nèi)環(huán)采用PI控制，轉(zhuǎn)速外環(huán)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制。
[0005]進一步的改進在于:所述中央控制器通過CAN總線連接主監(jiān)視器MMS。
[0006]進一步的改進在于:電流內(nèi)環(huán)采用PID控制。
[0007]進一步的改進在于:還包括多種保護電路，所述保護電路包括電流保護電路、電壓保護電路、邏輯保護電路。
[0008]參考轉(zhuǎn)速^>廣與轉(zhuǎn)速計算模塊輸出轉(zhuǎn)速η作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID的兩個輸入，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID的輸出與電流采集器采集到的電流經(jīng)過D/A模塊輸出的電流輸入到電流比較器，誤差電流經(jīng)過電流PI (PID)控制調(diào)節(jié)器，其輸出到脈寬調(diào)制PWM控制器，最后由脈寬調(diào)制PWM通過逆變器控制電機的轉(zhuǎn)速。
[0009]為了保證控制的精度和靈活性，中央控制器可以選用DSP、FPGA及專用控制芯片。
[0010]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制跟蹤精度高、魯棒性強、對于系統(tǒng)參數(shù)漂移能有效地調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)了自適應(yīng)控制功能，具有明顯的優(yōu)越性。因此利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的屏蔽門門機控制器具有跟蹤精度高、魯棒性強的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明電路控制原理圖。
[0012]圖2是中央控制器內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-PID控制流程。
[0014]圖4是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-PID與PID跟蹤性能比較。
【具體實施方式】
[0015]為了加深本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對的保護范圍構(gòu)成限定。
[0016]通過圖1可看清楚本發(fā)明的基本構(gòu)造:中央控制器I通過異步串行通訊SCI模塊與單元控制器2硬線連接，通過CAN模塊與主監(jiān)視器3總線連接，整流器8與驅(qū)動UPS 7連接，逆變器4與整流器8連接，無刷直流電機BLDCM 6與逆變器4連接，電流采集器5與逆變器4連接；中央控制器I通過正交編碼脈沖電路QEP模塊與BLDCM 6的位置傳感器連接，通過D/A模塊與電流采集器5連`接，通過脈寬調(diào)制PWM模塊與逆變器連接。
[0017]通過圖1可看清楚中央控制器內(nèi)部采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)100，其中轉(zhuǎn)速
外環(huán)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-PID切換控制，電流內(nèi)環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制。參考轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速計算
模塊102輸出轉(zhuǎn)速η作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PIDlOl的兩個輸入，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 101的輸出與電流采集器器5輸出的電流輸入到電流比較器103，誤差電流經(jīng)過電流PID調(diào)節(jié)器104，其輸出到脈寬調(diào)制P麗控制器105，最后由脈寬調(diào)制PWM模塊通過逆變器4控制電機的轉(zhuǎn)速。
[0018]如圖2所示是N-PID (神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID)控制器的結(jié)構(gòu)圖，其網(wǎng)絡(luò)為214結(jié)構(gòu)，屬于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括輸入層、隱含層和輸出層。輸入層含有兩個神經(jīng)元，其輸入分別為給定轉(zhuǎn)
速η*和來自BLDCM的采樣轉(zhuǎn)速η。隱含層包含3個神經(jīng)元，分別對應(yīng)比例(P)，積分(I)，
微分(D) 3部分，輸出層完成N-PID控制規(guī)律的綜合，P，I，D系數(shù)由網(wǎng)絡(luò)的權(quán)體現(xiàn)。
[0019]N-PID的前向算法根據(jù)控制系統(tǒng)給定值和被控對象輸出的值，按網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前權(quán)值和各層輸入輸出函數(shù)形成控制器的輸出。任意米樣時刻K,輸入層神經(jīng)兀的輸入和輸出為:
【權(quán)利要求】
1.一種屏蔽門門機控制器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID方法，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID結(jié)構(gòu)為2' 3' I結(jié)構(gòu)，屬于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分別為輸入層、隱含層和輸出層，其特征在于，包括以下步驟: 參考轉(zhuǎn)速3*與電機反饋轉(zhuǎn)速η分別輸入到輸入層的兩個神經(jīng)元，按照特定的函數(shù)輸出，分別輸出到隱含層的比例、積分、微分三個神經(jīng)元，按照特定函數(shù)輸出到輸出層，輸出參考電流。
2.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID方法控制的屏蔽門門機控制器，包括門機控制器D⑶的中央控制器、單元控制器PEDC、驅(qū)動UPS、整流器、逆變器、電流采集器、帶位置傳感器的無刷直流電機BLDCM，其中:中央控制器通過異步串行通訊SCI模塊與PEDC連接，整流器與驅(qū)動UPS連接，逆變器與整流器連接，BLDCM與逆變器連接，電流采集器與逆變器連接，中央控制器通過正交編碼脈沖電路QEP模塊與BLDCM的位置傳感器連接，中央控制器通過D/A模塊與電流采集連接，中央控制器通過脈寬調(diào)制PWM模塊與逆變器連接，中央控制器內(nèi)部采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制，電流內(nèi)環(huán)采用PI控制，轉(zhuǎn)速外環(huán)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽門門機控制器，其特征在于:所述中央控制器通過CAN總線連接主監(jiān)視器MMS。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽門門機控制器，其特征在于:電流內(nèi)環(huán)采用PID控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4所述的任意一種屏蔽門門機控制器，其特征在于:還包括多種保護電路。
【文檔編號】E05F15/14GK103777601SQ201410020706
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】劉志剛, 張友剛, 王仁偉 申請人:江蘇新綠能科技有限公司