- B1:Cấu trúc điều khiển của PID
Hình 2.1.Mô hình của hệ thống điều chỉnh tham số PID sử dụng mạng nơron
B2: Phân tích để xác định số nơron mỗi lớp
Với bài toán trên, chúng ta chọn mạng nơ ron 3 lớp, đầu vào lớp thứ nhất là tín hiệu sai số, lớp thứ 2 là 5 nơ ron đăch trưng cho 5 tham số của đánh giá đặc tính của hệ thống và 3 đầu ra là 3 tham số dùng để điều chỉnh hệ các tham số của bộ PID (Hình 2.1).
Hệ thống thích nghi có một thời gian quá độ trước khi đạt tới trạng thái ổn định. Hệ phải tựđộng điều chỉnh cách thức thích nghi của mình trong thời gian đó.
K KI F G H K IJ IK Đ ϴ ( ) ( ) $( )
37
Hình 2.2: Quá trình quá độ của hệ thống
trong đó: td (delay time): thời gian yêu cầu để đáp ứng đạt tới 50% giá trị đầu tiên
- tr (rise time): thời gian đểđáp ứng đạt tới giá trị cuối cùng
- tp (peak time): thời gian đểđáp ứng đạt tới đỉnh cao nhất đầu tiên. - Mp (maximum overshoot): biên độ cực đại của đáp ứng
- ts (settling time): thời gian để đáp ứng đạt tới và ổn định trong một khoảng xung quanh giá trị kết thúc
Mạng nơron sử dụng trong bộ điều khiển thích nghi PID được thiết kế là mạng truyền thẳng 3 lớp có cấu trúc như sau:
(s) ỉnh
(t)
38
Hình 2.3: Cấu trúc mạng truyền thẳng 3 lớp
- Đầu vào của mạng nơron là tín hiệu chênh lệch sai số e(t) được nơron đầu vào ở tầng S1 nhận và chuyển đến các nơron ở lớp ẩn S2, S1 chỉđóng vai trò phân phối tín hiệu vào cho các nơron lớp ẩn nên không có trọng liên kết giữa các nơron lớp S1 và S2
- Trạng thái của 5 nơron lớp ẩn tương ứng với td, tr, tp, Mp, ts
- Nơron thứ j của lớp S2 liên kết với nơron i của S3 bởi trọng wij
- Đầu ra của các nơron lớp S3 chính là các giá trị KP, KI, KD đã được điều chỉnh phù hợp đểđiều khiển thiết bị
Thuật toán điều chỉnh trọng và hiệu chỉnh các tham số PID như sau:
- Trạng thái của các nơron lớp S2được xác định bởi :
yi = gi(w(t)) i = 1,…,5 (2.1)
trong đó: gi(.) là hàm sigmoid
Chọn gi = ( arctg(t – tio) – arctg(tio) )*e(t) (2.2)
tio: thời gian trễ, là hằng số - Đầu ra: KN = O xQ ịN R j = 1 (2.2) Lớp ẩn Lớ p vào L ớp ra
39
- Sử dụng luật Hebb mở rộng để cập nhật trọng:
wij = -pij wij + v1ij xi + v2ij xj pij≥ 0 (2.3) pij, v1ij, v2ij là các hằng số
i = 1, …,5 j = 1 ,2 ,3