[实用新型]一种基于忆阻器的单神经元PID控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及人工神经元网络和控制技术领域，具体涉及一种基于忆阻器的单神经元PID控制器。

背景技术

单神经元PID控制器是一种用神经网络的方法来实现PID参数自整定的控制器，具有自学习和自适应的特点。对于复杂非线性系统，单神经元PID控制器的控制效果明显好于常规控制器，因此该控制器在工业控制中得到广泛应用。

目前单神经元PID控制器主要采用软件实现，无法发挥神经网络并行处理的优势，软件的离散实现也从一定程度上降低了控制精度，无法满足实时控制的要求。另外，现有的一些单神经元PID控制器电路结构复杂，实现成本高，参数不易调整，不利于实际应用。

实用新型内容

本实用新型是为了克服上述现有技术中单神经元PID控制器电路结构复杂、参数不易调整等缺陷，提供一种基于忆阻器的单神经元PID控制器，该控制器结构简单，参数能自动调整。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种基于忆阻器的单神经元PID控制器，包括：第一忆阻器M₁、第二忆阻器M₂、第三忆阻器M₃以及求和电路；

其中，所述第一忆阻器M₁、所述第二忆阻器M₂以及所述第三忆阻器M₃的一端分别与所述求和电路输入端连接。

本方案进一步的，还包括信号转换模块，所述信号转换模块输出的误差比例信号x₁、误差积分信号x₂以及误差微分信号x₃分别与所述第一忆阻器M₁、所述第二忆阻器M₂以及所述第三忆阻器M₃的另一端连接。

本方案进一步的，将所述第一忆阻器、所述第二忆阻器以及所述第三忆阻器分别等效于忆阻器等效电路，所述忆阻器等效电路包括：电阻R₁、电阻R₂、电阻R₃、电容C₁、第一运算放大器U₁、第二运算放大器U₂、第三运算放大器U₃以及第一模拟乘法器A₁；

所述第一运算放大器U₁的同相输入端分别与所述第一模拟法器A1的一个乘数输入端Y以及所述第三运算放大器U₃的TZ端连接，所述第一运算放大器U₁的输出端分别与所述电阻R₁的一端及所述第一运算放大器U₁的反相输入端连接；

所述第二运算放大器U₂的反相输入端分别与所述电阻R₁的另一端及所述电容C₁的一端连接，所述第二运算放大器U₂的输出端分别与所述电容C₁的另一端以及所述第一模拟乘法器A₁的另一输入端X连接，所述第二运算放大器U₂的同相输入端接地；

所述第三运算放大器U₃的反相输入端与所述电阻R₃的一端连接，所述第三运算放大器U₃的同相输入端接地；

所述电阻R₃的另一端分别与所述第一模拟乘法器的输出端及所述电阻R₂的一端连接；

其中，所述忆阻器等效电路等效于所述忆阻器的一端为所述电阻R₂的另一端，及等效于所述忆阻器的另一端为所述第一运算放大器U₁的同相输入端;以及所述第三运算放大器U₃的型号为AD844。

本方案进一步的，所述求和电路包括运算放大器U及反馈电阻R；所述运算放大器的反向输入端通过反馈电阻与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的同相输入端接地；

其中所述求和电路的输入端为所述运算放大器的反向输入端。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型采用具有记忆特性的时变电阻—忆阻器作为PID增益自适应调节手段，使得电路结构简单，成本低，精度高，高智能化，控制器参数能够在线自动调整，响应速度快，具有较强的实用性；进一步的本实用新型可以控制机理复杂，具有高度非线性、时变性以及不确定性等特点的工业被控对象。

附图说明