一種基于憶阻器的單神經(jīng)元pid控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于憶阻器的單神經(jīng)元PID控制器，包括：第一憶阻器M1、第二憶阻器M2、第三憶阻器M3以及求和電路；其中，所述第一憶阻器M1、所述第二憶阻器M2以及所述第三憶阻器M3的一端分別與所述求和電路輸入端連接。該控制器結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)能自動調(diào)整，控制精度高。
【專利說明】—種基于憶阻器的單神經(jīng)元PID控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于憶阻器的單神經(jīng)元PID控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]單神經(jīng)元PID控制器是一種用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)自整定的控制器，具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的特點(diǎn)。對于復(fù)雜非線性系統(tǒng)，單神經(jīng)元PID控制器的控制效果明顯好于常規(guī)控制器，因此該控制器在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。
[0003]目前單神經(jīng)元PID控制器主要采用軟件實(shí)現(xiàn)，無法發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行處理的優(yōu)勢，軟件的離散實(shí)現(xiàn)也從一定程度上降低了控制精度，無法滿足實(shí)時控制的要求。另外，現(xiàn)有的一些單神經(jīng)元PID控制器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本高，參數(shù)不易調(diào)整，不利于實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中單神經(jīng)元PID控制器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)不易調(diào)整等缺陷，提供一種基于憶阻器的單神經(jīng)元PID控制器，該控制器結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)能自動調(diào)整。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種基于憶阻器的單神經(jīng)元PID控制器，包括:第一憶阻器M1、第二憶阻器M2、第三憶阻器M3以及求和電路；
[0006]其中，所述第一憶阻器M1、所述第二憶阻器M2以及所述第三憶阻器M3的一端分別與所述求和電路輸入端連接。
[0007]本方案進(jìn)一步的，還包括信號轉(zhuǎn)換模塊，所述信號轉(zhuǎn)換模塊輸出的誤差比例信號X1、誤差積分信號X2以及誤差微分信號X3分別與所述第一憶阻器M1、所述第二憶阻器M2以及所述第三憶阻器M3的另一端連接。
[0008]本方案進(jìn)一步的，將所述第一憶阻器、所述第二憶阻器以及所述第三憶阻器分別等效于憶阻器等效電路，所述憶阻器等效電路包括:電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容C1、第一運(yùn)算放大器U1、第二運(yùn)算放大器U2、第三運(yùn)算放大器U3以及第一模擬乘法器A1 ；
[0009]所述第一運(yùn)算放大器U1的同相輸入端分別與所述第一模擬法器Al的一個乘數(shù)輸入端Y以及所述第三運(yùn)算放大器U3的TZ端連接，所述第一運(yùn)算放大器U1的輸出端分別與所述電阻R1的一端及所述第一運(yùn)算放大器U1的反相輸入端連接；
[0010]所述第二運(yùn)算放大器U2的反相輸入端分別與所述電阻R1的另一端及所述電容C1的一端連接，所述第二運(yùn)算放大器隊(duì)的輸出端分別與所述電容C1的另一端以及所述第一模擬乘法器A1的另一輸入端X連接，所述第二運(yùn)算放大器U2的同相輸入端接地；
[0011]所述第三運(yùn)算放大器U3的反相輸入端與所述電阻R3的一端連接，所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端接地；
[0012]所述電阻R3的另一端分別與所述第一模擬乘法器的輸出端及所述電阻R2的一端連接；
[0013]其中，所述憶阻器等效電路等效于所述憶阻器的一端為所述電阻R2的另一端，及等效于所述憶阻器的另一端為所述第一運(yùn)算放大器U1的同相輸入端；以及所述第三運(yùn)算放大器U3的型號為AD844。
[0014]本方案進(jìn)一步的，所述求和電路包括運(yùn)算放大器U及反饋電阻R ;所述運(yùn)算放大器的反向輸入端通過反饋電阻與所述運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端接地；
[0015]其中所述求和電路的輸入端為所述運(yùn)算放大器的反向輸入端。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明采用具有記憶特性的時變電阻一憶阻器作為PID增益自適應(yīng)調(diào)節(jié)手段，使得電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，精度高，高智能化，控制器參數(shù)能夠在線自動調(diào)整，響應(yīng)速度快，具有較強(qiáng)的實(shí)用性；進(jìn)一步的本發(fā)明可以控制機(jī)理復(fù)雜，具有高度非線性、時變性以及不確定性等特點(diǎn)的工業(yè)被控對象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明基于憶阻器的單神經(jīng)元PID控制器電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為本發(fā)明憶阻器等效電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖3為本發(fā)明憶阻器等效電路在正弦激勵信號下的伏安特性曲線；
[0020]圖4為本發(fā)明基于憶阻器的單神經(jīng)元PID控制器的實(shí)際電路圖；
[0021]圖5 (a)和圖5 (b)為本發(fā)明所述的一種基于憶阻器的單神經(jīng)元PID控制器的實(shí)施例電路的仿真曲線；其中圖5 (a)是正弦信號跟蹤曲線；圖5 (b)是跟蹤誤差曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0023]本發(fā)明技術(shù)方案采用具有記憶特性的時變電阻一憶阻器作為PID增益自適應(yīng)調(diào)節(jié)手段，提供了一種基于憶阻器的單神經(jīng)元PID控制系統(tǒng)；如圖1所示，該控制系統(tǒng)包括:信號轉(zhuǎn)換模塊1、單神經(jīng)元PID控制器2、控制對象3、測量模塊4和比較環(huán)節(jié)5 ;信號轉(zhuǎn)換模塊I連接單神經(jīng)元PID控制器2，單神經(jīng)元PID控制器2連接控制對象3，在通過測量模塊4連接到比較環(huán)節(jié)5，最后連接信號轉(zhuǎn)換模塊I形成一個閉環(huán)回路；
[0024]信號轉(zhuǎn)換模塊的輸入信號為誤差信號e，輸出信號分別是誤差比例信號X1、誤差積分信號X2和誤差微分信號X3 ；
[0025]單神經(jīng)元PID控制器2包括:第一憶阻器M1、第二憶阻器M2、第三憶阻器M3以及求和電路；求和電路包括反饋電阻R和運(yùn)算放大器U ；
[0026]第一憶阻器M1的端與誤差比例信號X1連接，Id1端分別與反饋電阻R的一端和運(yùn)算放大器U的反相輸入端連接；第二憶阻器M2的a2端與誤差積分信號X2連接，b2端分別與反饋電阻R的一端和運(yùn)算放大器U的反相輸入端連接；第三憶阻器M3的a3端與誤差微分信號X3連接，b3端分別與反饋電阻R的一端和運(yùn)算放大器U的反相輸入端連接；反饋電阻R的另一端與運(yùn)算放大器U的輸出端連接；運(yùn)算放大器U的同相輸入端接地以及輸出端連接控制對象。[0027]圖1中單神經(jīng)元PID控制器2的輸入變量Xi⑴分別為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于憶阻器的單神經(jīng)元PID控制器，其特征在于，包括:第一憶阻器M1、第二憶阻器M2、第三憶阻器M3以及求和電路； 其中，所述第一憶阻器M1、所述第二憶阻器M2以及所述第三憶阻器M3的一端分別與所述求和電路輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，還包括信號轉(zhuǎn)換模塊，所述信號轉(zhuǎn)換模塊輸出的誤差比例信號X1、誤差積分信號X2以及誤差微分信號X3分別與所述第一憶阻器M1、所述第二憶阻器M2以及所述第三憶阻器M3的另一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制器，其特征在于，將所述第一憶阻器、所述第二憶阻器以及所述第三憶阻器分別等效于憶阻器等效電路，所述憶阻器等效電路包括:電阻札、電阻r2、電阻r3、電容C1、第一運(yùn)算放大器U1、第二運(yùn)算放大器U2、第三運(yùn)算放大器U3以及第一模擬乘法器A1 ； 所述第一運(yùn)算放大器U1的同相輸入端分別與所述第一模擬法器A1的一個乘數(shù)輸入端Y以及所述第三運(yùn)算放大器U3的TZ端連接，所述第一運(yùn)算放大器U1的輸出端分別與所述電阻R1的一端及所述第一運(yùn)算放大器U1的反相輸入端連接； 所述第二運(yùn)算放大器U2的反相輸入端分別與所述電阻R1的另一端及所述電容C1的一端連接，所述第二運(yùn)算放大器隊(duì)的輸出端分別與所述電容C1的另一端以及所述第一模擬乘法器A1的另一輸入端X連接，所述第二運(yùn)算放大器U2的同相輸入端接地； 所述第三運(yùn)算放大器U3的反相輸入端與所述電阻R3的一端連接，所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端接地； 所述電阻R3的另一端分別與所述第一模擬乘法器的輸出端及所述電阻R2的一端連接； 其中，所述憶阻器等效電路等效于所述憶阻器的一端為所述電阻R2的另一端，及等效于所述憶阻器的另一端為所述第一運(yùn)算放大器U1的同相輸入端；以及所述第三運(yùn)算放大器4的型號為AD844。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制器，其特征在于，所述求和電路包括運(yùn)算放大器U及反饋電阻R ;所述運(yùn)算放大器的反向輸入端通過反饋電阻與所述運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端接地； 其中所述求和電路的輸入端為所述運(yùn)算放大器的反向輸入端。
【文檔編號】G05B11/42GK103941581SQ201410154785
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】陸益民, 梁倩倩, 黃險峰 申請人:廣西大學(xué)