[发明专利]一种基于内分泌单神经元PID控制器的无线监控系统

摘要

本发明涉及一种基于内分泌单神经元PID控制器的无线监控系统，该系统工作流程为：工控机通过Wi-Fi模块组成的无线网络访问MMF模块，实时监测被控对象的工作状态；MMF模块根据内分泌单神经元PID控制算法调整控制输出，使被控对象在较小超调的前提下快速达到稳定状态。本发明由硬件系统和植入到MMF模块的软件两部分构成。其中所述的硬件系统由管理单元、无线传输单元和控制单元组成。管理单元为工控机；无线传输单元用于连接管理单元和控制单元，由若干个Wi-Fi模块组成；控制单元由监控服务器、模数转换器、数模转换器、有源低通滤波器和被控对象组成。所述的软件部分由软件滤波和基于内分泌单神经元PID控制算法组成。

主权项

1.一种基于内分泌单神经元PID控制器的无线监控系统，其特征在于，包括工控机，工控机通过无线传输单元经由无线网络访问多个监视控制服务器单元，每个监视控制服务器单元根据工控机给出的指令向一个具有大滞后、非线性、时变的被控对象给出控制信号，每个监视控制服务器单元同时还监视对应的被控对象的状态并将获得的监视数据反馈给工控机，每个监视控制服务器单元根据内分泌单神经元PID控制算法来控制控制信号的输出，使得对应的被控对象在较小超调的前提下快递达到稳定状态，其中：内分泌单神经元PID控制算法包括下丘脑调节单元、单神经元PID控制单元及超短反馈单元，由控机给出的指令信号及当前被控对象的反馈信号形成输入误差信号e(k)一并输入给下丘脑调节单元、单神经元PID控制单元及超短反馈单元，k为采样时刻，由下丘脑调节单元调节单神经元PID控制单元的神经元比例系数K(k)，K(k)=K(k-1)／α(k)，α(k)为通过下丘脑调节单元得到的调节因子，A、B为下丘脑调节单元的调节参数；由超短反馈单元的输出f(Δu(k)，e(k))对单神经元PID控制单元的输出进行补偿，f(Δu(k),e(k))=β(|Δu|(k)mλ+|Δu(k)|m)·Δu(k)|Δuk|·Δe(k)|Δe(k)|·Δe(k)|Δe(k)|,]]>β、λ、m为正实数的调节参数，Δu(k)=u(k)-u(k-1)=K(k)Σi=13ωi(k)Σi=13|ωi(k)|xi(k),]]>其中：x₁(k)为输入误差信号e(k)做比例运算后得到的信号；ω₁(k)=ω₁(k-1)+η_Pe(k)u(k)[e(k)-Δe(k)]，Δe(k)=e(k)-e(k-1)，η_P为比例学习速率；x₂(k)为输入误差信号e(k)做积分运算后得到的信号；ω₂(k)=ω₂(k-1)+η_Ie(k)u(k)[e(k)-Δe(k)]，η_I为积分学习速率；x₃(k)为输入误差信号e(k)做微分运算后得到的信号；ω₃(k)=ω₃(k-1)+η_De(k)u(k)[e(k)-Δe(k)]，η_D为微分学习速率；f(Δu(k)，e(k))补偿后的输出为控制信号U(k)，U(k)=U(k-1)+K(k)Σi=13ωi(k)Σi=13|ωi(k)|xi(k)-f(ΔU(k),e(k)),]]>控制信号U(k)一方面输入给当前被控对象，另一方面反馈回超短反馈单元。