一种基于忆阻器的自适应pd控制器电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于忆阻器的自适应PD控制器电路，包括：忆阻器M、电阻Ｒ、电容Ｃ和运算放大器U；所述忆阻器M的一端与电容C的一端连接；所述运算放大器U的反相输入端分别与忆阻器M的另一端、电容C的另一端和电阻R的一端连接；所述运算放大器U的输出端与电阻R的另一端连接；所述运算放大器U的同相输入端接地。该电路具有自适应能力，且结构简单，可用于具有较大时间滞后的复杂控制对象的控制。
【专利说明】—种基于忆阻器的自适应PD控制器电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及非线性控制器【技术领域】，具体涉及一种基于忆阻器的自适应ro控制器电路。
【背景技术】
[0002]忆阻器是加州大学伯克利分校蔡少棠教授于1971年提出的除电阻、电容、电感外存在的第四类基本电路元件。该元件可以通过施加不同大小、方向的电压改变其阻值，具有内在的自适能力和良好的非线性特性，因此，广泛用于各类智能电路研究。
[0003]在实际系统中， ro控制器的应用能够加快系统的响应速度，具有超前调节功能，可以改善有较大时间滞后的控制系统，抑制过渡过程的最大动态偏差，有助于提高系统的稳定性。适用于容量滞后大的对象，可以减小偏差的幅度，节省控制时间，显著改善控制质量，在机械伺服控制领域的表现尤为突出。
[0004]常规的PD控制器电路，由于电路器件的限制，一般由线性元件组成，ro参数固定，不具有自适能力，对非线性系统和参数时变摄动的控制效果较差，难以达到存在诸多不确定性的控制对象的预期控制要求。
【发明内容】
[0005]本发明为了克服现有ro控制器电路参数固定，不具备自适能力的缺点，发明了一种基于忆阻器的自适应ro控制器电路，该电路具有自适应能力，且结构简单。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案:
[0007]一种基于忆阻器的自适应H)控制器电路，包括:忆阻器M、电阻R、电容C、运算放大器U ；
[0008]所述忆阻器M的一端与电容C的一端连接；
[0009]所述运算放大器U的反相输入端分别与忆阻器M的另一端、电容C的另一端和电阻R的一端连接；
[0010]所述运算放大器U的输出端与电阻R的另一端连接；
[0011]所述运算放大器U的同相输入端接地。
[0012]进一步的，因忆阻器现以物理模型居多，所以引进忆阻器等效电路代替，所述忆阻器等效电路包括:电阻R1、R2，电容C1，第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一模拟乘法器A1 ；
[0013]所述第一运算放大器U1的同相输入端分别与第一模拟法器A1的一个乘数输入端Y和电阻&的一端及电容C的一端连接,第一运算放大器U1的输出端分别与电阻R1的一端及第一运算放大器U1的反相输入端连接；
[0014]所述第二运算放大器U2的反相输入端分别与电阻R1的另一端和电容仏的一端连接，第二运算放大器U2的输出端分别与电容C1的另一端和第一模拟乘法器A1的另一端X连接，第二运算放大器U2的同相输入端与电容C另一端、电阻R的一端及运算放大器U的反相输入端连接；
[0015]所述第一模拟乘法器A1的输出端与电阻民的另一端连接。
[0016]本发明与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0017]采用具有记忆和自适应功能的时变电阻一忆阻器作为H)控制器的比例增益调节元件，电路结构简单，参数调节方便，具有自适应能力和较强的鲁棒性，可以较好的实现ro控制器的性能优点，以至于可用于具有较大时间滞后的复杂控制对象的控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图?是本发明基于忆阻器的自适应ro控制器电路电路结构图；
[0019]图2为本发明忆阻器等效电路电路结构图；
[0020]图3是图2所述模拟忆阻器M的忆阻器等效电路在正弦激励信号下的伏安特性曲线.-^4 ，
[0021]图4为基于忆阻器的自适应ro控制系统原理框图；
[0022]图5 (a)和图5 (b)是本发明所述的一种基于忆阻器的自适应H)控制器的实施例电路的仿真曲线； 其中图5 (a)是正弦信号跟踪曲线；图5 (b)是跟踪误差曲线。
【具体实施方式】
[0023]以下参照附图并结合【具体实施方式】来进一步描述本发明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本发明保护范围并不受限于本发明的【具体实施方式】。
[0024]本发明采用具有记忆和自适应功能的时变电阻一忆阻器作为ro控制器的比例增益调节元件，提供了一种基于忆阻器的自适应ro控制器电路；如图1所示，该电路包括:忆阻器M、电阻R、电容C和运算放大器U ；
[0025]所述忆阻器M的一端与电容C的一端连接；
[0026]所述运算放大器U的反相输入端分别与忆阻器M的另一端、电容C的另一端和电阻R的一端连接；
[0027]所述运算放大器U的输出端与电阻R的另一端连接；
[0028]所述运算放大器U的同相输入端接地。
[0029]根据基尔霍夫定律和运放的基本特性可列所述基于忆阻器的自适应H)控制器电
路方程为:
[0030]
【权利要求】
1.一种基于忆阻器的自适应ro控制器电路，其特征在于:包括:忆阻器M、电阻R、电容C、运算放大器U; 所述忆阻器M的一端与电容C的一端连接； 所述运算放大器U的反相输入端分别与忆阻器M的另一端、电容C的另一端和电阻R的一端连接； 所述运算放大器U的输出端与电阻R的另一端连接； 所述运算放大器U的同相输入端接地。
2.根据权利要求1所述的基于忆阻器的自适应ro控制器电路，其特征在于:将忆阻器等效于忆阻器等效电路，所述忆阻器等效电路包括:电阻RpR2,电容C1，第一运算放大器Up第二运算放大器U2、第一模拟乘法器A1 ； 所述第一运算放大器U1的同相输入端分别与第一模拟法器A1的一个乘数输入端Y和电阻R2的一端及电容C的一端连接，第一运算放大器U1的输出端分别与电阻R1的一端及第一运算放大器U1的反相输入端连接； 所述第二运算放大器U2的反相输入端分别与电阻R1的另一端和电容C1的一端连接，第二运算放大器队的输出端分别与电容C1的另一端和第一模拟乘法器A1的另一端X连接，第二运算放大器U2的同相输入端与电容C另一端、电阻R的一端及运算放大器A的反相输入端连接； 所述第一模拟乘法器A1的输出端与电阻R2的另一端连接。
【文档编号】G05B13/04GK103744288SQ201310719515
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】陆益民, 陈茗, 黄险峰 申请人:广西大学