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毕业论文-基于BP神经网络的球杆控制系统的设计，共49页，20494字
摘 要
球杆系统通常用来检验控制策略的效果，它是典型的非线性不稳定系统。在控制领域，非线性不稳定系统的建模和控制器设计问题一直存在许多难点。如何使智能控制有机的结合起来，发挥其各自的优越性，是目前科学领域的一个重要课题。
本文首先利用动力学原理建立了球杆系统的非线性模型，在线性化基础上对系统进行定性分析，指出球杆设备为不稳定对象，在平衡点处有强烈自激振荡特性，并以此为研究对象，在Matlab(Simulink)中设计PID控制器，并通过数据采集卡与外部系统相连，实现了以计算机为控制平台的数字控制。
然后介绍了神经网络的基本原理，并通过调整神经网络权值和阂值的方法在线调整PID参数，采用Matlab中的M函数设计了BP神经网络PID控制器，并对球杆系统的数学模型进行仿真，取得了优于PID控制器的效果。
最后，对球杆系统实物模型在控制器下利用Matlab进行了仿真实现，对系统的动、静态特性进行了对比分析研究，实验结果表明，BP神经网路PID控制下的球杆系统有效的提升了系统的适应能力，改善了系统的动、静态品质。
关键词: 球杆系统、PID控制、BP神经网络。

目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪 论 1
1.1 课题研究目的及意义 1
1.2 神经网络技术的发展与现状 2
1.3 论文的主要工作 4
第二章 球杆系统的建模 6
2.1 引言 6
2.2 球杆系统的特点及控制结构 6
2.2.1 球杆系统的特点 6
2.2.2 球杆系统的控制结构 6
2.3 球杆系统的模型建立 8
2.3.1 球杆系统的电气模型 8
2.3.2 球杆系统的机械模型 9
2.3.3 球杆系统模型的转化 10
2.4 球杆系统仿真模型的建立 10
2.5 本章小结 14
第三章 基于BP神经网络的PID控制器设计 15
3.1 引言 15
3.2 常规PID控制 15
3.2.1 PID控制的基本原理 15
3.2.2 PID控制器的参数整定 17
3.3 球杆系统PID控制器的设计及仿真 19
3.3.1 PID控制系统的搭建 19
3.3.2 PID控制的仿真结果 20
3.4 神经网络控制 20
3.4.1 神经网络控制基本原理 20
3.4.2 BP神经网络的结构与算法 22
3.5 基于BP神经网络的PID控制器设计 25
3.5.1 BP神经网络PID控制器的设计 25
3.5.2 球杆系统的BP神经网络PID控制器 27
3.6 本章小结 28
第四章 球杆系统的仿真实验 29
4.1 球杆系统实验平台的建立 29
4.1.1 球杆系统的硬件与软件组成 29
4.1.2 球杆系统的安装 30
4.2 控制器对球杆系统实物的实验 34
4.2.1 常规PID控制器对球杆系统的实验 34
4.2.2 神经网络PID控制器对球杆系统的实验 36
4.3 本章小结 38
结 束 语 39
参 考 文 献 40
致 谢 41

论文的主要工作
① 介绍了课题的研究目的及意义，指出了给球杆系统设计更好的控制器的必要性和理论依据，然后介绍了BP神经网络和神经网络的发展现状;
② 介绍了球杆系统的特点和控制结构，然后根据运动学原理对球杆系统进行数学模型的建立，并进行了相应的转化，为后面的控制器的设计做好准备;
③ 应用结构简单，易于实现的PID控制器，对球杆系统进行设计和仿真，然后针对PID控制器的三个参数很难进行精确调节的特点，设计了神经网络PID控制器，并对球杆系统模型进行仿真，得到的结果进行分析和比较;
④ 针对球杆系统的硬件和软件的组成，对球杆系统进行了安装，并对初始数据进行了设置，搭建球杆系统的实验平台，分别将三种控制器应用于球杆系统实物，观察控制结果，进行验证;
⑤ 进行总结和展望，对本课题的实验方法进行总结，对后续可能的工作进行展望。