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基于BP网络的气动人工肌肉位置跟踪的研究_高建英

基于BP网络的气动人工肌肉位置跟踪的研究_高建英

2004年第5期液压与气动

5

基于BP网络的气动人工肌肉位置跟踪的研究

高建英,彭光正,范 伟,张玉平

ResearchonthePositionTrackofPneumaticMuscleActuatorBasedonBPNeuralNetwork

GaoJian2ying,PengGuang2zheng,FanWei,ZhangYu2ping

(北京理工大学信息科学技术学院SMC技术中心,北京 100081)

  摘 要:用BP神经网络对单支气动人工肌肉系统进行了阶跃信号及正弦波位置跟踪的研究,实验证明,运用BP神经网络PID控制器,与PID及神经网络控制器相比,有较好的跟踪效果。

关键词:气动人工肌肉;BP网络;FBP算法;神经网络PID控制

中图分类号:TP273 文献标识码:B 文章编号:100024858(2004)052000521 引言

气动人工肌肉驱动器(PneumaticMuscleActuator,

以下简称人工肌肉),是一种新型的驱动器,领域中有着广泛的应用前景,,,以及负载,达到期望的位置,而且要时时跟踪给定曲线,即控制系统要具有实时性和自学习性,故加入人工神经网络控制器。考虑到BP网络结构简单易行,学习算法相对比较成熟,故本文引入BP网络参与控制,利用神经网络的在线自学习能力,对人工肌肉进行正弦波位置跟踪的实验。2 实验台

本次实验以单支人工肌肉为研究对象,用气缸作为负载,实验台如图1所示。位移传感器通过连接钢板与气缸实现刚性连接,人工肌肉的位移信号可直接送入计算机,而计算机输出的控制量通过压力比例阀直接改变人工肌肉和气缸的气压高低,从而易于实现变负载和对人工肌肉进行动态特性研究,实验证明,本系统测量准确,控制可靠。实验中采用外径为6mm的人工肌肉,无压自然状态下长90mm,

基于BP网络的气动人工肌肉位置跟踪的研究_高建英

最大收缩量约式中Q=346L/min=20.76m3/h。

查样本:选择双座调节阀,通径DN=25mm。5 结论

通过分析、计算与现场实践,得到如下结论:(1)原设计的喷嘴能够满足使用要求;

(2)系统原流量调节阀通径选择太大,是造成系

1、21压力比例阀 3、41压力传感器 51拉力传感器61气缸 71位移传感器 81人工肌肉 91连接钢板

图1 单支气动人工肌肉实验台

为30mm;压力比例阀选用VEP型,响应时间小于30

ms。3 三种控制方法

基于图1所示系统,对人工肌肉进行位置跟踪的控制,采用PID和神经网络以及神经网络PID三种控制结构,进行比较分析。

 收稿日期:2003211214

),女,山西省阳泉市人,在读硕士 作者简介:高建英(1974—

研究生,主要从事人工神经网络控制方面的研究工作。

统流量在阀输入电流达到额定值的35%后,流量不受调节的主要原因;

(3)建议以后设计轧机工作辊三段冷却系统时,轧辊中间段喷嘴流量控制阀、轧辊两端喷嘴流量控制阀应根据控制流量的大小选择不同通径的调节阀(如上述计算结果),以便获得更好的调整效果。□

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