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RBF_NeuralNetwork/Book6141_2_Controller.m
T
2021-01-04 10:31:19 +08:00

145 lines
3.5 KiB
Matlab

function [sys,x0,str,ts] = Book6141_2_Controller(t,x,u,flag)
% 以下程序是 基于RBF神经网络的直接鲁棒自适应控制
switch flag
case 0 %初始化
[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;
case 1 %连续状态计算
sys=mdlDerivatives(t,x,u);
case {2,4,9} %离散状态计算,下一步仿真时刻,终止仿真设定
sys=[];
case 3 %输出信号计算
sys=mdlOutputs(t,x,u);
otherwise
DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag));
end
function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes %系统的初始化
global c b node
% 神经网络采用2-19-1结构
node = 19;
c = 0.5 * [-4.5 -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5;
-4.5 -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5]; % 高斯函数的中心点矢量 维度 IN * MID 2*19
b = 2 * ones(19,1); % 高斯函数的基宽 维度node * 1 19*1 b的选择很重要 b越大 网路对输入的映射能力越大
sizes = simsizes;
sizes.NumContStates = node; %设置系统连续状态的变量 W
sizes.NumDiscStates = 0; %设置系统离散状态的变量
sizes.NumOutputs = 3; %设置系统输出的变量
sizes.NumInputs = 3; %设置系统输入的变量
sizes.DirFeedthrough = 1; %如果在输出方程中显含输入变量u,则应该将本参数设置为1
sizes.NumSampleTimes = 0; % 模块采样周期的个数
% 需要的样本时间,一般为1.
% 猜测为如果为n,则下一时刻的状态需要知道前n个状态的系统状态
sys = simsizes(sizes);
x0 = 0.1 * ones(node,1); % 系统初始状态变量 代表W和V向量
str = []; % 保留变量,保持为空
ts = []; % 采样时间[t1 t2] t1为采样周期,如果取t1=-1则将继承输入信号的采样周期;参数t2为偏移量,一般取为0
function sys = mdlDerivatives(t,x,u) %该函数仅在连续系统中被调用,用于产生控制系统状态的导数
global c b node
% 仿真中应根据网络输入值的有效映射范围来设计 c和b 从而保证有效的高斯映射 不合适的b或c均会导致结果不正确
IN = 2;
Out = 1;
qd = sin(t);
dqd = cos(t);
ddqd = -sin(t);
qd = u(1);
q = u(2); % e = q - qd
dq = u(3);
e = q - qd;
de = dq - dqd;
% 参数的定义
M = 10;
gama = 1200;
alph = 3;
kp = alph^2;
kv = 2 * alph;
Q = [50 0; 0 50];
A = [0 1; -kp -kv];
P = lyap(A' , Q);
B = [0; 1/M];
k1 = 0.001;
Input = [e; de];
h = zeros(node , 1); %19*1矩阵
for i =1:node
h(i) = exp(-(norm(Input - c(:,i))^2) / (2*b(i)^2));
end
W = [x(1:19)]'; %node*1 19*1
method = 1;
if method == 1 % 自适应方法一
dw = gama * h * Input' * P * B;
for i = 1:node
sys(i) = dw(i);
end
else % 自适应方法二
dw = gama * h * Input' * P * B + k1 * gama * norm(Input) * W;
for i = 1:node
sys(i) = dw(i);
end
end
function sys = mdlOutputs(t,x,u) %产生(传递)系统输出
global c b node
IN = 2;
Out = 1;
qd = sin(t);
dqd = cos(t);
ddqd = -sin(t);
qd = u(1);
q = u(2); % e = q - qd
dq = u(3);
e = q - qd;
de = dq - dqd;
% 参数的定义
M = 10;
gama = 1200;
alph = 3;
kp = alph^2;
kv = 2 * alph;
Q = [50 0; 0 50];
A = [0 1; -kp -kv];
P = lyap(A' , Q);
B = [0; 1/M];
k1 = 0.001;
Input = [e; de];
h = zeros(node , 1); %5*1矩阵
for i =1:node
h(i) = exp(-(norm(Input - c(:,i))^2) / (2*b(i)^2));
end
W = [x(1:19)]; %node*1 19*1
% 神经网络的输出
fx = W' * h;
d = -15 * dq - 30 *sign(dq);
some = 1;
if some == 1
ut = M * (ddqd - kv*de - kp*e) - fx;
elseif some == 2
ut = M * (ddqd - kv*de - kp*e) - d;
else
ut = M * (ddqd - kv*de - kp*e);
end
sys(1) = ut;
sys(2) = fx;
sys(3) = d;