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基于单神经元PID控制的电液比例调高系统研究
基于单神经元PID控制的电液比例调高系统研究
摘要：
电液比例调高系统在工控领域中具有广泛的应用。为了实现系统的高效稳定控制，本文提出了一种基于单神经元PID控制的电液比例调高系统，并对其进行了详细研究。首先，介绍了电液比例调高系统的背景和意义。接着，对PID控制理论进行了介绍，并对其进行了单神经元PID控制算法的优化。然后，设计了基于单神经元PID控制的电液比例调高系统，并对系统进行了仿真实验。最后，通过实验结果验证了单神经元PID控制算法的有效性和系统的性能。
关键词：电液比例调高系统；PID控制；单神经元；优化；仿真实验。
1.引言
电液比例调高系统是一种将电子技术与液压技术相结合的控制系统，广泛应用于工业领域。通过电液比例调节阀控制流量，实现对液压执行元件的运动。在实际应用中，电液比例调高系统需要实现高效稳定的控制，提高系统的速度响应和控制精度。因此，对电液比例调高系统的控制算法进行研究具有重要意义。
2.PID控制与单神经元PID控制算法
PID控制是一种基于误差的反馈控制算法，通过比较实际输出与期望输出之间的差异，调节控制器的输出信号，实现系统的稳定控制。PID控制算法由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个控制器组成。其中，比例控制器根据误差的大小调整控制器的输出；积分控制器用于消除系统的稳态误差；微分控制器用于提高系统的响应速度。
然而，传统的PID控制算法在某些情况下存在较大的局限性，比如难以处理非线性系统和存在时滞的系统。为了克服这些问题，本文采用了神经网络的思想来改进PID控制算法。单神经元PID控制算法是一种将神经网络与PID控制相结合的新型控制算法。该算法通过将PID控制器与单神经元网络结合，实现了自适应控制，提高了控制系统对复杂非线性系统的适应性。
3.基于单神经元PID控制的电液比例调高系统设计
本文设计的基于单神经元PID控制的电液比例调高系统如图1所示。系统由电液比例调节阀、传感器、执行元件和单神经元PID控制器组成。其中，电液比例调节阀用于控制流量；传感器用于检测执行元件的反馈信号；执行元件通过电液比例调节阀实现运动。
系统的控制策略如下：首先，通过传感器获取执行元件的位置信号，与期望位置进行比较获得误差信号；然后，将误差信号作为输入传递给单神经元PID控制器；单神经元PID控制器根据误差信号调整输出信号，并通过电液比例调节阀控制流量，从而实现对执行元件的运动控制。
4.实验仿真与结果分析
为了验证基于单神经元PID控制的电液比例调高系统的性能，本文进行了仿真实验。实验环境为MATLAB/Simulink软件。
在仿真过程中，设置期望位置为10，初值位置为0，采用单神经元PID控制器进行控制。仿真时间为10s，采样时间为0.01s。实验结果如图2所示。
从图2中可以看出，基于单神经元PID控制的电液比例调高系统能够实现对执行元件的准确控制。在仿真过程中，系统的误差逐渐减小，最终稳定在期望位置附近。说明单神经元PID控制算法具有较好的控制性能和鲁棒性。
5.结论
本文研究了基于单神经元PID控制的电液比例调高系统，并进行了详细的理论分析和仿真实验。实验结果表明，基于单神经元PID控制的电液比例调高系统能够实现对执行元件的高效稳定控制。这为工控领域中电液比例调高系统的设计和应用提供了参考。
未来的研究可以进一步优化单神经元PID控制算法，提高系统的控制性能。同时，可以将实验扩展到实际工程中，验证系统的稳定性和可靠性。
参考文献：
[1]LiaoJ,ChaiT,CuiR,etal.Intelligentcontrolofelectro-hydraulicproportionalvalvebasedonneuralPIDcontrolalgorithm[J].ChineseJournalofScientificInstrument,2018,39(01):15-21.
[2]ChenJ,LinZ,KuoY.Adaptivebacksteppingslidingmodecontrolofelectro-hydraulicactuatorwithisokineticcontrol[J].Mechatronics,2020:102299.
[3]WangY,YangX,NieY,etal.DesignofaPIDcontrolsystemforanelectro-hydraulicservosystem[J].IEEEAccess,2019,7:12979-12988.