基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊SN9701開發(fā)多變量系統(tǒng)解耦控制器

作者：保定華北電力大學(xué)動力系（071003）王東風(fēng) 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》 摘要：基于單輸出的具有自學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊sn9701一發(fā)出了多變量系統(tǒng)的解耦控制器，計算機(jī)仿真結(jié)果表明，用4塊sn9701可以完成雙輸入雙輸郵系統(tǒng)的解耦控制。介紹了該多變量系統(tǒng)耦控制原理以及解耦控制系統(tǒng)中的sn9701的訓(xùn)練。 關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) sn9701 解耦控制 計算機(jī)仿真 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)智能控制領(lǐng)域的一個分支，近年來在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如，可用于預(yù)報、模式識別 、尋優(yōu)和改善控制環(huán)節(jié)等[1]。而大部分的研究集中在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件上，主要是軟件設(shè)計和學(xué)習(xí)算法。一些國家已研制出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)并行算法真正得以體現(xiàn)。sn9701是一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件模塊[2]，其網(wǎng)絡(luò)模型是切比雪夫（chebyshev）多項式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它可以任意精度逼近任意非線性映射, 但它只是單輸入單輸出模塊。本文介紹利用其快速的學(xué)習(xí)收劍速度，采用4塊sn9701開發(fā)雙輸入雙輸出系統(tǒng)的解耦控制器，并給出計算機(jī)仿真結(jié)果。 1 sn9701功能簡介 sn9701是單輸入單輸出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，其內(nèi)部主要由切比雪夫多項式霰成電路、特征權(quán)值調(diào)整電路、性能指標(biāo)判斷電路以及函數(shù)形成電路等組成。其管腳排列如圖1所示。 ss：樣本學(xué)習(xí)輸入端，對于樣本集{xi,di}，模擬量di由此端輸入； in：樣本學(xué)習(xí)輸入端，對樣本集{xi,di}，模擬量xi由此端輸入；對于已訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸入變量也由此端輸入； dis：樣本訓(xùn)練結(jié)束標(biāo)志端，低電平有效，發(fā)光二極管指示； gnd：電源地； ε：性能指標(biāo)輸入端，ε為任間小的正模擬是電壓，可由兩個串聯(lián)電阻分壓獲得； st：啟動神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)輸入商端，負(fù)脈沖有效； out：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出端； vcc：電源正端，vcc為10－30v電源。 2 基于sn9701的多變量系統(tǒng)解耦控制器設(shè)計 2.1 多變量系統(tǒng)解耦控制原理 現(xiàn)考慮雙輸入雙輸出系統(tǒng)： 其中g(shù)11（·）、g12（·）、g21（·）、g22（·）表示任意時域或頻域的線性或非線性傳遞關(guān)系。解耦控制系統(tǒng)原理框圖如圖2所示，解耦器nnd1和nnd2對耦合系統(tǒng)進(jìn)行解耦，控制器nnc1和nnc2對兩個單輸入單輸出系統(tǒng)進(jìn)行控制。 圖中r1`r2j設(shè)定值y1、y2為單輸入單輸出系統(tǒng)控制器輸出，u1、u2為施加于對象的,控制量，v1、v2為單輸入單輸出系統(tǒng)控制器輸出。解耦控制系統(tǒng)應(yīng)滿足下式，以實現(xiàn)解耦功能和控制功能。 由（2）式可得： nnd1＝－g21／g22 （3.1） nnd2＝－g12／g11 （3.2） g11＝g11＋g12 nnd1 （4.1） g22＝g22＋g21 nnd2 （4.2） 解耦功能和控制功能可用4塊sn9701經(jīng)過訓(xùn)練完成。由上面式子可知，4塊sn9701訓(xùn)練的目是就是分別逼近（3.1）、（3.2）式的函數(shù)關(guān)系以及（4.1）、（4.2）式的逆函數(shù)關(guān)系。 &nb