神经元与液压
第１８卷第１１期２００６年１１月
系统仿真学报＠
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ
、，０１．１８Ｎｏ．１ｌ
ＮＯＶ．．２００６单神经元在液压系统中的应用与电液联合仿真
卢宁，付永领，孙新学
（北京航空航天大学自动化学院，北京１０００８３）
摘要：基于常规控制器的设计原理，提出了一种基于单神经元的控制方案；使用工程仿真软件ＡＭＥｓｉｍ建立了钢坯闪光对焊的非线性液压系统的数字模型，并且利用ＡＭＥＳｉｍ的接口技术实现了与控制系统软件Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的电液联合仿真；通过仿真验证了联合仿真的可行性，确定了神经元控制器的最佳参数。
关键词：神经元；ＡＭＥＳｉｍ；联合仿真；闪光对焊
中图分类号：ＴＰ２７３．１文献标识码：Ａ文章编号：１００４．７３１Ｘ（２００６）１１－３１８０—０３
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｉｎｇｌｅＮｅｒｏＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｎＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍａｎｄ
Ｃｏ－ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｏ—ＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｙｓｔｅｍ
ＬＵＮｉｎｇ，ＦＵＹｏｎｇ—ｌｉｎｇ，ＳＵＮＸｉｎ－ｘｕｅ
（Ｓｃｈｏｏｌｏｆａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙ，ａｎｅｗｓｉｎｇｌｅＮｅｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｎｏｌｉｎｅａｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｏｆｂｉｌｌｆｌａｓｈｉｎｇｂｕｔｔ
ＷａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎＡＭＥＳｉｍ．ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎＳｉｍｕｌｉｎｋａｎｄＡＭＥＳｉｍ，ＣＯ－ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｖａｌｉｄａｔｅｅｆｆｅｃｔｏｆＣＯ—ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｂｙｗｈｉｃｈｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＮｅｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｒｅａｃｈｉｅｖｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｅｒｏ；ＡＭＥＳｉｍ；ｃｏ－ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｌａｓｈｉｎｇｂｕｔｔ
引言
将前馈控制和反馈控制有机结合起来的校正方法，在高速度，高精度的随动系统中得到广泛应用，是一种有效的控制方法【１ｌ，其中前馈控制器是根据结构不变性原理设计得到的，其结构形式一般比较复杂。传统方法设计的控制器的参数在控制过程中是不可变的，因此应用到存在非线性特性或者控制对象模型未知的系统中具有一定的不足。人工神经网络的发展为这类问题的解决提供了可能，基于自适应神经元的直接自适应控制方法的出现更是为神经网络用于实时控制开辟了发展空间。
随着计算机技术的发展，数字仿真技术得到相应的发展，同时出现了一些用于数字建模与仿真的软件。其中，ＡＭＥＳｉｍ一种新型的工程仿真软件，它是ＡｄｖａｎｃｅｄＭｏｄｅｌｉｎｇＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ的简称，主要用于模拟控制对象的真实建模环境。ＡＭＥＳｉｍ软件是基于图形化的仿真软件，带有多种工程设计软件包；其中液压仿真软件包包含了大量常用的液压元件，液压源和液压管路等，这些元件的数学模型中充分考虑了液压油的可压缩性、元件的非线性特性（滞环、死区、泄露、静摩擦，动摩擦和阻尼力等）；软件功能强大的后处理功能更是为工程分析提供了良好的支持。除此之外，ＡＭＥＳｉｍ软件带有控制仿真软件Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的接口。
本文首先结合常规控制器的设计方法，设计实现了一种基于单神经元的实时控制器；其次，使用液压仿真软件ＡＭＥＳｉｍ建立了非线性液压系统模型；最后实现了Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与ＡＭＥＳｉｍ的电液联合仿真。
１单神经元控制器的设计
单神经元的控制结构图如图１：
图１控制系统结构
１．１神经网络结构网络选型
由前馈理论可知，如果取输入信号的一阶、二阶导数作为前馈控制信号，可以将系统的类型提高１和２阶【ｌ】；而液压位置控制系统一般可以认为是一个１型系统，如果再添加一个一阶导数的前馈环节，就可以实现跟踪加速度输入信号。基于以上理论，本文中神经网络控制器的选型如图２：
输入层输出层
收稿日期ｌ２００５．０８—１９修回日期ｚ２００５．１２．１３
作者俯介ｔ卢宁（１９７６一），男，河北定州人，博士生，研究方向为新型液压图２神经元的结构图系统与特种机器人。
单神经元在液压系统中的应用与电液联合仿真
作者：卢宁， 付永领， 孙新学， LU Ning， FU Yong-ling， SUN Xin-xue
作者单位：北京航空航天大学自动化学院,北京,100083
刊名：
系统仿真学报
英文刊名：JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION
年，卷(期)：2006,18(11)
被引用次数：15次
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