屏蔽门门机控制器的神经网络pid方法及其控制器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种采用神经网络PID控制方法的屏蔽门门机控制器，所述神经网络PID结构为2′3′1结构，属于BP神经网络，分别为输入层、隐含层和输出层，其特征在于，包括以下步骤：参考转速与电机反馈转速n分别输入到输入层的两个神经元，按照特定的函数输出，分别输出到隐含层的比例、积分、微分三个神经元，按照特定函数输出到输出层，输出参考电流，本发明的有益效果：基于神经网络的PID控制跟踪精度高、鲁棒性强、对于系统参数漂移能有效地调整参数，实现了自适应控制功能，具有明显的优越性，而采用N-PID控制方法的屏蔽门门机控制器也具有精度高、鲁棒性强的特点。
【专利说明】屏蔽门门机控制器的神经网络PID方法及其控制器
【技术领域】
[0001]本发明属于轨道交通屏蔽门门机控制设备【技术领域】，具体涉及屏蔽门门机控制器的神经网络PID方法。
【背景技术】
[0002]随着城市轨道交通的迅速发展，地铁已成为人们出行最便捷、经济和高效的交通工具之一；与此同时，对于屏蔽门的可靠运行也提出了越来越高的要求。屏蔽门是安装在地铁车站站台边缘的玻璃门，它将站台和列车运行区域隔开，具有提高站台安全性、减少车站环控系统的投资等特点。直流无刷电动机具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便、寿命长的特点，又具有普通直流电动机良好的机械特性和调速性，目前，广泛应用于地铁屏蔽门的门机驱动。地铁屏蔽门门机控制算法通常采用常规PID控制，由于无刷直流电机的参数非线性和时变，这就使得屏蔽门的响应速度较慢，又由于传统的PID存在超调和短时振荡问题，使得屏蔽门运行时不稳定，同时抗干扰能力不强。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明提供了一种屏蔽门门机控制器的神经网络PID方法和一种利用该方法的屏蔽门门机控制器，具体技术方案如下:
一种屏蔽门门机控制器的神经网络PID方法，所述神经网络PID结构为2' 3' I结构，属于BP神经网络，分别为输入层、隐含层和输出层，其特征在于，包括以下步骤:
参考转速^*与电机反馈转速η分别输入到输入层的两个神经元，按照特定的函数输
出，分别输出到隐含层的比例`、积分、微分三个神经元，按照特定函数输出到输出层，输出参
考电流。
[0004]一种采用该神经网络PID方法控制的屏蔽门门机控制器，包括门机控制器D⑶的中央控制器、单元控制器PEDC、驱动UPS、整流器、逆变器、电流采集器、带位置传感器的无刷直流电机BLDCM，其中:中央控制器通过异步串行通讯SCI模块与PEDC连接，整流器与驱动UPS连接，逆变器与整流器连接，BLDCM与逆变器连接，电流采集器与逆变器连接，中央控制器通过正交编码脉冲电路QEP模块与BLDCM的位置传感器连接，通过D/A模块与电流采集连接，通过脉宽调制PWM模块与逆变器连接，中央控制器内部采用转速电流双闭环控制，电流内环采用PI控制，转速外环采用神经网络PID控制。
[0005]进一步的改进在于:所述中央控制器通过CAN总线连接主监视器MMS。
[0006]进一步的改进在于:电流内环采用PID控制。
[0007]进一步的改进在于:还包括多种保护电路，所述保护电路包括电流保护电路、电压保护电路、逻辑保护电路。
[0008]参考转速^>广与转速计算模块输出转速η作为神经网络PID的两个输入，神经网络PID的输出与电流采集器采集到的电流经过D/A模块输出的电流输入到电流比较器，误差电流经过电流PI (PID)控制调节器，其输出到脉宽调制PWM控制器，最后由脉宽调制PWM通过逆变器控制电机的转速。
[0009]为了保证控制的精度和灵活性，中央控制器可以选用DSP、FPGA及专用控制芯片。
[0010]本发明的有益效果:与现有技术相比，基于神经网络的PID控制跟踪精度高、鲁棒性强、对于系统参数漂移能有效地调整参数，实现了自适应控制功能，具有明显的优越性。因此利用神经网络PID控制的屏蔽门门机控制器具有跟踪精度高、鲁棒性强的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明电路控制原理图。
[0012]图2是中央控制器内的神经网络PID控制结构图。
[0013]图3是神经网络-PID控制流程。
[0014]图4是神经网络-PID与PID跟踪性能比较。
【具体实施方式】
[0015]为了加深本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对的保护范围构成限定。
[0016]通过图1可看清楚本发明的基本构造:中央控制器I通过异步串行通讯SCI模块与单元控制器2硬线连接，通过CAN模块与主监视器3总线连接，整流器8与驱动UPS 7连接，逆变器4与整流器8连接，无刷直流电机BLDCM 6与逆变器4连接，电流采集器5与逆变器4连接；中央控制器I通过正交编码脉冲电路QEP模块与BLDCM 6的位置传感器连接，通过D/A模块与电流采集器5连`接，通过脉宽调制PWM模块与逆变器连接。
[0017]通过图1可看清楚中央控制器内部采用转速电流双闭环控制结构100，其中转速
外环采用神经网络-PID切换控制，电流内环采用传统PID控制。参考转速与转速计算
模块102输出转速η作为神经网络PIDlOl的两个输入，神经网络PID 101的输出与电流采集器器5输出的电流输入到电流比较器103，误差电流经过电流PID调节器104，其输出到脉宽调制P丽控制器105，最后由脉宽调制PWM模块通过逆变器4控制电机的转速。
[0018]如图2所示是N-PID (神经网络PID)控制器的结构图，其网络为214结构，属于BP神经网络，包括输入层、隐含层和输出层。输入层含有两个神经元，其输入分别为给定转
速η*和来自BLDCM的采样转速η。隐含层包含3个神经元，分别对应比例(P)，积分(I)，
微分(D) 3部分，输出层完成N-PID控制规律的综合，P，I，D系数由网络的权体现。
[0019]N-PID的前向算法根据控制系统给定值和被控对象输出的值，按网络当前权值和各层输入输出函数形成控制器的输出。任意米样时刻K,输入层神经兀的输入和输出为:
【权利要求】
1.一种屏蔽门门机控制器的神经网络PID方法，所述神经网络PID结构为2' 3' I结构，属于BP神经网络，分别为输入层、隐含层和输出层，其特征在于，包括以下步骤: 参考转速3*与电机反馈转速η分别输入到输入层的两个神经元，按照特定的函数输出，分别输出到隐含层的比例、积分、微分三个神经元，按照特定函数输出到输出层，输出参考电流。
2.一种应用权利要求1所述的神经网络PID方法控制的屏蔽门门机控制器，包括门机控制器D⑶的中央控制器、单元控制器PEDC、驱动UPS、整流器、逆变器、电流采集器、带位置传感器的无刷直流电机BLDCM，其中:中央控制器通过异步串行通讯SCI模块与PEDC连接，整流器与驱动UPS连接，逆变器与整流器连接，BLDCM与逆变器连接，电流采集器与逆变器连接，中央控制器通过正交编码脉冲电路QEP模块与BLDCM的位置传感器连接，中央控制器通过D/A模块与电流采集连接，中央控制器通过脉宽调制PWM模块与逆变器连接，中央控制器内部采用转速电流双闭环控制，电流内环采用PI控制，转速外环采用神经网络PID控制。
3.根据权利要求2所述的屏蔽门门机控制器，其特征在于:所述中央控制器通过CAN总线连接主监视器MMS。
4.根据权利要求2所述的屏蔽门门机控制器，其特征在于:电流内环采用PID控制。
5.根据权利要求2-4所述的任意一种屏蔽门门机控制器，其特征在于:还包括多种保护电路。
【文档编号】E05F15/14GK103777601SQ201410020706
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】刘志刚, 张友刚, 王仁伟 申请人:江苏新绿能科技有限公司