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式中:y(k)是传感器实际输出;u(k)是系统实际输入;f(·)代表某个未知的动态系统(压铸机)的非线性关系;n,l,d分别代表系统结构的阶次和时间延迟,并且假设u(k),y(k)是可测的。
利用RBF神经网络模型的径向基函数来逼近f(·)。将函数:
作为RBF神经网络训练模型输入层的输入,通过上述隐含层高斯径向基函数进行非线性变换,再利用上述模糊K均值聚类算法来选取聚类中心和训练权值,最后得到整个网络的输出:
式中:y(k)为输出层的输出;ωi为修正后的权值;Fi(k)为第i个隐层节点的输出;θ为输出层节点的阀值,并将y(k)与当前系统的实际输出y (k)进行比较,得到残差δ(k)。若δ(k)小于预定阀值θ,表示传感器正常工作,此时采用系统实际输出的数据;若δ(k)大于预定阀值θ,说明传感器发生故障,此时采用RBFNN观测器的观测数据作为系统的真实输出,实现信号的恢复功能。
3.2 仿真实验
在压铸机系统各传感器正常工作时连续采集52组相关数据,将其分成2组,前40组用于对RBF神经网络进行离线训练,以构建RBF神经网络观测器;后12组用于对训练好的网络进行测试。表1为训练样本库中的部分数据。