[发明专利]一种基于神经网络PID控制的模拟转台控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及转台控制领域，尤其涉及一种基于神经网络PID控制的模拟转台控制系统。

背景技术

转台广泛应用于航空、航天、兵器、航海、机器人等领域，有各种不同的类型和用途，模拟转台系统是导引头装前测试系统的重要组成部分，模拟转台与可见光目标模拟器一起构成可见光目标模拟检测系统，用以完成某型电视末制导导引头的装前测试。可见光目标模拟器模拟产生电视导引头在测试和试验过程中所需的各种目标图像，模拟转台的俯仰和方位运动可带动目标模拟器形成满足导引头要求的图像视场及目标运动特性，作为导引头测试的模拟目标。可见，模拟转台控制系统性能的优劣对能否成功地完成导引头的性能测试和检验有重要的影响。

近年来，针对模拟转台系统的控制问题，各种新的方法不断涌现，现有的传统控制系统知识比较粗劣的控制方法，不仅成本昂贵，而且控制精度差，控制效果不理想，难以得到满意的控制效果，从而影响转台的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于神经网络PID控制的模拟转台控制系统，不仅结构简单，成本低廉，而且控制精度高，能够保证转台运动的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于神经网络PID控制的模拟转台控制系统，包括测控单元、执行单元及反馈单元，测控单元经执行单元连接模拟转台，所述测控单元包括DSP运动控制卡，DSP运动控制卡与执行单元相连，所述执行单元包括依次相连的模数转换器、驱动器、伺服电机和减速器，减速器与模拟转台相连，所述模拟转台经反馈单元与控制器相连，所述反馈单元包括速度反馈装置和位置反馈装置，速度反馈装置包括速度环及速度环控制器，速度环控制器采用PI控制器，所述位置反馈装置包括位置环及位置环控制器，位置环控制器采用神经网络PID控制器，所述神经网络PID控制器包括PID控制器和RBF神经网络辨识器，所述PID控制器的输入端与位置环的输出端相连，PID控制器的输出端与执行单元相连，RBF神经网络辨识器的输入端与PID控制器的输出端相连，RBF神经网络辨识器通过被控对象的输入输出数据辨识出被控对象的近似模型，并以此代替被控对象的输入输出关系。。

优选地，所述速度环采用角度编码器，角度编码器设置于伺服电机的转轴上，角度编码器的输出端与速度环控制器相连，速度环控制器的输出端与执行单元的输入端相连；所述位置环采用光电编码器，光电编码器设置于模拟转台的轴上，光电编码器的输出端与位置环控制器相连，所述位置环控制器的输入端与DSP运动控制卡的输出端相连，位置环控制器的输出端与速度环控制器的输入端相连。

优选地，所述位置环控制器的输出信号为：

其中，u（k）表示系统在k时刻的输出，k=1,2，……，k；u（k-1）表示系统在k-1时刻的输出，表示比例系数，表示积分系数，表示微分系数，下标p、下标i及下标d均为区分作用，并非变量，，，分别为PID控制器的三项输入。

优选地，其特征在于：所述伺服电机采用单边交流伺服电机，减速器采用行星齿轮减速器。

本发明结构简单，通过测控单元、执行单元和反馈单元来对模拟转台的运行进行控制，能够提高模拟转台运行的平稳性，保证模拟转台稳定地运行；反馈单元采用内回路速度反馈装置和外回路位置反馈装置组成的双闭环装置，双闭环装置能够实现高精度的位置控制，且这种闭环控制均由驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，提高了模拟转台运行的平稳性；速度反馈装置能够改善系统的动态特性，减少过渡过程的震荡，改善系统阻尼，补偿非线性，改善电机特性，增加调速范围，提高系统的刚度，抑制干扰；位置反馈装置能够改善系统的频率响应特性，达到要求的动、静态性能，为系统的高精度控制提供保障。此外，位置环控制器采用神经网络PID控制器，神经网络PID控制器可以很好的跟踪正弦信号，动态响应快，对被控对象参数变化适应能力强，具有良好的鲁棒性，保证了加入控制装置的系统的性能指标能够满足运行要求。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。