嵌入式学记忆控制器

摘要

一种嵌入式学记忆控制器，是基于免疫系统的存储记忆原理设计的，具备学、记忆和自适应能力，具有断电后控制记忆体不丢失和支持远程访问等特点的新型嵌入式智能控制器(EIC)，它包括输入/输出接口、控制算法模块和控制记忆体库及通讯接口等，其中，控制算法模块包括辅助PID算法和记忆控制算法，控制记忆体库是由所有控制记忆体组成的。当控制偏差第一次出现时，EIC必须进行学和训练，产生相应的控制记忆体并存储之；当控制偏差再次出现时，EIC首先根据控制偏差的特征与已有控制记忆体进行匹配，继而对匹配的控制记忆体进行修正；而后利用修正后的控制记忆体消除控制偏差，当控制偏差消除后，形成新的控制记忆体。如此往复循环实现智能控制。

主权项

1.一种嵌入式学习记忆控制器的控制方法，其特征在于包括下列步骤：a.记控制记忆体为CAb(i)其中i＝1，2，…，n，其中n为控制记忆体库中的控制记忆体总数目；对控制记忆体CAb(i)作如下定义：1)控制记忆体CAb(i)产生时的设定值spi(t0)和控制偏差ei(t0)为其特征点；2)在控制记忆体CAb(i)生成过程中，控制器的最终输出值ui(t)和控制记忆体开始产生时的控制器输出值ui(t0)的差值：Δui＝ui(t)-ui(t0)，为控制记忆体的记忆控制输出变化值；b.控制记忆体的首次产生及存储过程：1)当控制偏差e(t)的绝对值大于设定阈值ε1时，记录此时的工艺设定值spj(t0)、控制偏差ej(t0)、控制器输出值u1(t0)；2)利用传统控制算法，如PID消除控制偏差；3)当控制偏差消除时，记录此时的控制器输出值u1(t)；4)控制记忆体CAb(1)形成，根据公式：Δui＝ui(t)-ui(t0)计算控制器的输出变化值Δu1；5)控制记忆体CAb(1)以数据文件形式或其它形式存储；c.控制记忆体的记忆控制过程1)控制偏差e(t)的绝对值大于设定阈值ε1，记录当前的特征值：设定值sp(t)、偏差e(t)和控制器输出状态值u(t)；2)将当前控制偏差的特征值和所有控制记忆体的特征值进行比较，根据公式：${\omega }_i=\frac{1}{\alpha |\mathrm{sp}\left(t\right)-{\mathrm{sp}}_i\left(t_0\right)|+(1-\alpha )|e\left(t\right)-e_i\left(t_0\right)|},$ 其中0＜α＜1.0，如取α＝0.5，计算出所有控制记忆体相应的匹配度ωi，其中i＝1，2，…，n。则匹配度ωi最大的控制记忆体就是与当前控制偏差最佳匹配的控制记忆体，最终匹配的控制记忆体记为CAb(k)其中，k≤n；3)如果当前的e(t)与匹配控制记忆体CAb(k)的特征值ek(t0)出现与控制偏差的大小或方向不一致等时，根据公式：$\mathrm{\Delta u}\left(t\right)={\mathrm{\Delta u}}_k\left(t\right)\frac{e\left(t\right)}{e_k\left(t_0\right)},$ 对控制记忆体CAb(k)的输出变化值进行修正，形成新的中间控制记忆体CAb′(n+1)的记忆控制输出变化值Δu(t)；4)利用控制记忆体记忆控制算法消除控制偏差，即控制器的输出值u(t)等于控制偏差出现时的控制器输出值u(t0)加上中间控制记忆体CAb′(n+1)的记忆控制输出变化值Δu(t)，即：u(t)＝u(t0)+Δu(t)；当偏差e(t)的绝对值大于等于设定阈值ε2，如2％时，利用控制记忆体的记忆控制算法和传统比例P作用相结合的方式，两者共同作用使输出迅速上升，并消除控制偏差，如公式：$u\left(t\right)=u\left(t_0\right)+\mathrm{\Delta u}\left(t\right)+K_{p0}e\left(t\right),$ 其中Kp0 为比例增益系数；当偏差e(t)的绝对值小于设定阈值ε2时，转换为传统PID控制方式，进一步消除控制偏差；5)当控制偏差完全消除时，根据最终的控制器输出值un+1(t)，并根据公式：Δui＝ui(t)-ui(t0)计算出中间控制记忆体CAb′(n+1)的实际Δun+1(t)，从而形成一个新的控制记忆体CAb(n+1)，并以数据文件形式或其它形式存储；