【摘要】：深度學(xué)習(xí)作為近年來熱門的研究方向受到越來越多人的關(guān)注。在控制領(lǐng)域,傳統(tǒng)的控制方法需要基于被控對(duì)象的模型,但是并不能很好的掌握其中的規(guī)律。而深度學(xué)習(xí)是基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的一種方法,它通過對(duì)數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)掌握其中的規(guī)律,能夠?qū)崿F(xiàn)良好的控制性能。本文對(duì)旋轉(zhuǎn)型音圈電機(jī)的位置伺服控制系統(tǒng)展開分析。設(shè)計(jì)了一個(gè)基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的位置伺服控制系統(tǒng),使其能夠?qū)崿F(xiàn)在不同位置要求下的精準(zhǔn)的位置控制。首先,需要獲取訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù),先從被控對(duì)象音圈電機(jī)展開討論。介紹了音圈電機(jī)的結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型,根據(jù)實(shí)際的位置控制目標(biāo)分析了優(yōu)化對(duì)象并建立了音圈電機(jī)的優(yōu)化模型,利用CPLEX優(yōu)化求解器獲取了在不同工作條件下的音圈電機(jī)的優(yōu)化控制數(shù)據(jù),結(jié)合工作條件和電機(jī)的參數(shù)分析了優(yōu)化數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。其次,對(duì)比三種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制性能并選取最優(yōu)的作為重點(diǎn)研究的網(wǎng)絡(luò)。介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這三種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和主要的算法特點(diǎn),分別對(duì)三種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和參數(shù)的設(shè)計(jì)�；诮Y(jié)構(gòu)和算法的特點(diǎn)對(duì)比了三種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的區(qū)別,又利用設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)三種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。搭建了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的音圈電機(jī)的位置伺服控制系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)比分析了三種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制效果,選擇最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)做進(jìn)一步的分析。接著,主要針對(duì)由BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的系統(tǒng)進(jìn)行了深層次的分析。討論了淺層網(wǎng)絡(luò)和深層網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別和控制特點(diǎn),對(duì)比了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)對(duì)控制效果的影響,分析了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入變量的選取問題以及參數(shù)變化對(duì)位置控制效果的影響,研究了速度濾波對(duì)位置控制帶來的變化。最后,根據(jù)所建立的旋轉(zhuǎn)型音圈電機(jī)的位置伺服控制系統(tǒng)搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,證明了基于數(shù)據(jù)的控制方法雖然只是學(xué)習(xí)了有限的數(shù)據(jù),但是能學(xué)到數(shù)據(jù)中的規(guī)律,能夠?qū)崿F(xiàn)很好的控制效果。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM359.4
【圖文】：

圖 2-6 不同參考位置下位置響應(yīng)優(yōu)化曲線我們可以看出，五條響應(yīng)曲線在上升階段的上升速度明對(duì)于不同的位置參考，位置響應(yīng)曲線的上升速度都優(yōu)化數(shù)據(jù)調(diào)用的是相同算法，因此不同位置的響應(yīng)同樣，從圖中觀察可知對(duì)應(yīng)參考位置為 0.1rad、0.15ad 的位置響應(yīng)曲線到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間分別為 0.014s、0.0s。到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間間隔也可以分析得出，位置響應(yīng)曲條響應(yīng)曲線都是從一開始的相對(duì)較緩到勻速上升再到時(shí)將上升速度降為零，使得總體的響應(yīng)速度比較快穩(wěn)態(tài)誤差。從優(yōu)化目標(biāo)值obj以及位置響應(yīng)優(yōu)化曲線伺服控制的優(yōu)化結(jié)果還是比較理想的。位置為 0.1rad 和 0.2rad 為例，分析優(yōu)化控制下的音電樞端電壓的變化情況。進(jìn)行處理，可以得到如圖 2-7 和圖 2-8 的優(yōu)化效果。經(jīng)歷了從開始的緩慢增大階段到慢慢平穩(wěn)接著快速

圖 2-7 給定參考為 0.1rad 時(shí)音圈電機(jī)狀態(tài)變量變化情況(rad)(rad/s)ia(A)ua(V)圖 2-8 給定參考為 0.2rad 時(shí)音圈電機(jī)狀態(tài)變量變化情況電機(jī)的電樞端電壓從一開始是穩(wěn)定在驅(qū)動(dòng)電壓 7V，接著兩組.0105s 和 0.02s 開始快速下降緊接著又快速上升，然后又下降

- 16 -圖 2-8 給定參考為 0.2rad 時(shí)音圈電機(jī)狀態(tài)變量變化情況電機(jī)的電樞端電壓從一開始是穩(wěn)定在驅(qū)動(dòng)電壓 7V，接著兩組.0105s 和 0.02s 開始快速下降緊接著又快速上升，然后又下降體控制效果來看，空載情況下的電流、電壓和轉(zhuǎn)速變化比較穩(wěn)定狀態(tài)，并且三個(gè)變量之間的變化情況也符合規(guī)律。對(duì)音圈電機(jī)在空載情況下的位置追蹤優(yōu)化效果進(jìn)行了分析，負(fù)載轉(zhuǎn)矩，也會(huì)得到不同的位置跟蹤的優(yōu)化數(shù)據(jù)。表 2-3 以 為例給出不同負(fù)載轉(zhuǎn)矩下的優(yōu)化目標(biāo)變量obj。表 2-3 不同負(fù)載轉(zhuǎn)矩下的優(yōu)化目標(biāo)變量 obj矩（ N m） 0 0.1 0.15 0.2 0.25 obj 0.281308 0.335204 0.373537 0.424865 0.504703 0

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2749325