神经模糊PID电梯控制技术研究.pdf

《冶金自动化》2006年增刊(S2) 神经模糊PID电梯控制技术 曹红英，赵国材，张新权 (辽宁工程技术大学电气工程系，辽宁阜新123000) [摘要】电梯性能应兼顾乘坐舒适感、运行效率和节约运行费用等方面的要求，研究电梯理想速度曲线，合理 选择速度曲线，对提高电梯运行品质至关重要。本文采用基于神经网络的模糊PID控制器控制电梯速度，这种 控制器具有自学习功能并且鲁棒性强，能对电梯速度进行高质量、高水平、高标准的控制[¨。 [关键词】神经网络；模糊控制；PID控制器；电梯速度 O引言[2】 在实际应用中，电梯速度受轿厢重量、大小、 电梯在启动和制动过程中，速度变化的选择 曳引传动功率等多方面因素影响，很难建立一个 是十分重要的问题，选择得适当，不但可以使电梯 精确的数学模型。所以可以采用系统辨识的方法 运行平稳、乘坐舒适、同时还能提高电梯的运行效 对系统建模。 率。为了使电梯的运行速度最佳且运行效率最 l基于神经网络的模糊PID控制器的设 高，首先应了解人的感觉与速度的关系。实验证 计[4】 明，乘客的感觉与电梯的运行速度的快慢关系不 模糊PID控制是指模糊技术与常规的PID控 大而与加速度、减速度及加速度的变化有关，较大 制算法相结合的控制方法，这种控制方法常见的 的加速度使人感到痛苦，但是在一定范围内，加速 一种是模糊控制与PID调节器相结合应用的负荷 度的变化率产生的影响比加速度所产生的影响要 控制形式。这种改进的控制方法的出发点主要是 大得多。 因为模糊控制器本身消除稳态误差的性能比较 常见的速度曲线有梯形和抛物线形。但梯形 差，难以达到较高的控制精度。尤其是在离散有 速度曲线的加速度不是平滑的变化而是发生突 限论域设计时更为明显。而PID控制器简单、鲁 变，其加速度变化率的瞬时值为无穷大，会使乘客 棒性较强，但在静态和动态性能之间，跟踪设定值 产生不适感。而抛物线形则运行效率太低，所以 与抑制扰动能力之间存在矛盾。通过将二者相结 理想的速度曲线是抛物线一直线速度曲线【3|。如 合可以使控制器既具有模糊控制适应性强的特 图1所示。 点，又具有PID控制精度高的特点。但是模糊控 制又存在许多缺点，因此目前出现了许多将神经 网络与模糊控制结合起来的研究。， 模糊控制和神经网络控制都是智能控制的重 要方法，两者虽然在概念、内涵上有着明显的不 同，但都是为了处理实际系统中的不确定性、不精 确性等引起的用传统控制方法难以控制的问题。 神经网络是从生理结构上模仿人脑神经元的功 A瓣晕锹髓瑙曩．e越嘲最．≈巡般爨世 能，可作为一般的函数估计器，能映射输入输出关 时间t 系；神经网络具有自学习功能和大规模并行处理 的能力，在认知处理上比较擅长。而模糊逻辑则 图1电梯的抛物线一直线速度曲线