基于BP-PID的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)仿真研究

劉姝廷潘宇

1. 沈陽(yáng)工學(xué)院 2. 沈陽(yáng)正大自控工程有限公司

基于BP-PID的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)仿真研究

劉姝廷1潘宇2

1. 沈陽(yáng)工學(xué)院 2. 沈陽(yáng)正大自控工程有限公司

隨著近年來(lái)霧霾的嚴(yán)重加劇，汽車空調(diào)控制系統(tǒng)越來(lái)越被人們所重視。本文將智能算法BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與常規(guī)PID算法相結(jié)合對(duì)汽車空調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果表明該方法具有魯棒性好、精度高的優(yōu)點(diǎn)。

汽車空調(diào)控制系統(tǒng) BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 常規(guī)PID

1 BP-PID控制器結(jié)構(gòu)

BP-PID控制器主要由常規(guī)的PID控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。常規(guī)的PID控制器對(duì)汽車空調(diào)被控對(duì)象進(jìn)行閉環(huán)控制，并且在線調(diào)整三個(gè)參數(shù)kp、ki、kd。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù)，達(dá)到控制系統(tǒng)性能的最優(yōu)，對(duì)應(yīng)于PID控制器的可調(diào)整參數(shù)kp、ki、kd。BP-PID控制器結(jié)構(gòu)如圖1所示，

圖1 基于BP-PID控制器結(jié)構(gòu)圖

2 BP算法

BP網(wǎng)絡(luò)是一種單向傳播的多層前向網(wǎng)絡(luò)。BP算法如下所示：

Step3：計(jì)算BP各層輸出，最終輸出層的輸出為PID控制器的三個(gè)可調(diào)參數(shù)kp、ki、kd。

Step6：設(shè)1+=kk，返回到（1）。

3 仿真研究

汽車空調(diào)系統(tǒng)中的車內(nèi)溫度對(duì)象大多是慣性環(huán)節(jié)，采用文獻(xiàn)中的汽車內(nèi)溫度數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型為

采用BP-PID算法對(duì)汽車內(nèi)溫度進(jìn)行控制，選擇4-5-3BP網(wǎng)絡(luò)。學(xué)習(xí)速率η=0.21，慣性系數(shù)0.04 α=。加權(quán)系數(shù)取區(qū)間[-0.5，0.5]上的隨機(jī)數(shù)，給定車內(nèi)溫度為25℃。仿真結(jié)果如圖2和圖3所示。

從圖2和圖3可以看出，常規(guī)PID算法存在超調(diào)，穩(wěn)定性較差，存在偏差，加入BP算法以后，響應(yīng)曲線沒(méi)有超調(diào)，響應(yīng)速度快，魯棒性較好，控制的精度較高。

圖2 PID仿真曲線

圖3 BP-PID仿真曲線

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)中的車內(nèi)溫度進(jìn)行仿真，將智能算法BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與常規(guī)PID結(jié)合，仿真效果顯著，控制精度高，魯棒性強(qiáng)，對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制能起到一定的借鑒作用。

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劉姝廷，1983—，遼寧沈陽(yáng)人，講師，研究方向：工業(yè)智能控制與軟件開(kāi)發(fā)。