基于GA-Elman网络的网络控制统预测 - 华侨大学学报（自然科学版）.DOC

基于GA-Elman网络的网络控制统预测 （严丽,王启志） （华侨大学 机电及自动化学院,福建 厦门 361021） 摘要:时延是影响网络控制系统性能的一个重要因素,预测网络控制系统时延采样值能消除网络时延对系统的影响.本文采用Elman神经网络预测系统时延采样值,为了提高神经网络的泛化能力、预测精度,以及防止出现局部极值的情况,采用遗传算法优化神经网络权值阈值.实验仿真表明,本文方法可用于网络控制系统时延采样值预测,获得令人满意的效果. 关键词:网络控制系统；时延采样值；Elman神经网络；遗传算法 中图分类号:TP183;TP273 文献标志码:A Network Control System Prediction Based on GA-Elman Network YAN Li, WANG Qi-zhi (College of Mechanical Engineering and Automation, Huaqiao University, Xiamen 361021, China) Abstract: Time delay is an important influence factor on network control system. Predicting the delay sampling value of the network control system can eliminate the impact of time delay. In this paper, Elman neural network is adopted to predict the delay sampling value of the network control system. In order to improve the generalization ability of neural network and prediction accuracy, as well as to prevent the emergence of local extreme circumstances, the genetic algorithm is used to optimize the weights and thresholds of Elman neural network. The experimental simulation showed that this method could be used for predicting the delay sampling value of the network control system, and obtained satisfactory results. Keywords: network control system; delay sampling value; Elman neural network; genetic algorithm 网络化控制系统是一种以网络为传输介质来实现信息传输共享的反馈控制系统.信息传输过程中,产生时延是不可避免的.时延会影响系统的性能,轻则使系统稳定范围变小,重则使系统不稳定,因此网络控制系统必须解决时延的问题[1].BaoYong等在系统中加入缓存,设定执行器和传感器采样同步,使得系统的时延变为固定时延[2].张捷等将BP神经网络预测与网络控制系统结合,使网络控制系统变为无时延控制系统[3-4].人工神经网络具有很强的非线性特性、归纳学习的能力和大量的并行分布结构.本文将Elman神经网络用于网络采样值的预测,消除时延的影响,并用遗传算法优化神经网络,提高神经网络的预测精度及动态特性[5-6].最后使用MATLAB仿真来验证该方法对时延采样值预测的有效性. 1 网络控制系统与时延采样值分析 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 收稿日期:----年--月--日. 通信作者:王启志（1971-）E-mail:wangqz@hqu. edu .cn. 基金项目:福建省自然科学基金资助项目（A0640004） 网络控制系统是一种以数据通信网络为基础构成的闭环控制系统.为了实现对被控对象的远程控制,在系统的控制器与执行器、传感器之间采用网络连接,并按照特定的网络协议传输信息.网络控制系统结构如图1所示. 图1 网络控制系统结构图 Fig.1 Networked Control systems structure 因为网络的通信方式、网络负载的变化不规则以及共享带宽等因素的影响,在网络控制系统中,当数据或控制信息在控制器与远地被控对象的传感器和执行器之间传输